DESARROLLO DE UN GIROSCOPIO DIGITAL INALÁMBRICO CON UN SENSOR TMR Y UN CIRCUITO DE INTERFAZ DIRECTA (DEVELOPMENT OF A WIRELESS DIGITAL GYROSCOPE WITH A TMR SENSOR AND DIRECT INTERFACE CIRCUIT)
Resumen
La medición de la posición angular con precisión y exactitud es de gran importancia en sistemas portables donde para realizar dicha medición se suelen utilizar sensores de aceleración y de vibración. En dichos sistemas, la conexión entre el sensor y el microcontrolador (µC) normalmente se realiza con circuitos de acondicionamiento o procesamiento analógico de señal, más un convertidor analógico-digital (ADC) embebido en el µC. Este artículo presenta el desarrollo de un giroscopio digital inalámbrico, compacto, de bajo costo y bajo consumo de energía que las soluciones actuales. El giroscopio se implementó con un sensor magnetorresistivo TMR conectado directamente a un µC de propósito general. Con esta interfaz, los cambios de resistencia en el sensor magnetorresitivo ocasionados por el desplazamiento angular pueden medirse y digitalizarse directamente con el µC, sin utilizar etapas de procesamiento analógico ni ADC. Los resultados experimentales demuestran que es posible detectar cambios en el sensor TMR que producen variaciones de ángulo en el giroscopio menor a un grado. El sistema propuesto puede ser utilizado en aplicaciones que pueden ir desde la rehabilitación hasta los sistemas de navegación, en donde se necesite conocer la medición del movimiento angular en un eje.
Palabras Clave: Giroscopio, Interfaz-directa, TMR, microcontrolador.
Abstract
Measuring angular position with precision and accuracy is of great importance in portable measurement systems where acceleration and vibration sensors are usually used to carry out such measurements. In such systems, the connection between the sensor and the microcontroller (μC) is normally made with analog signal conditioning or processing circuits, plus an analog-to-digital converter (ADC) embedded in the μC. This paper presents the development of a wireless, compact, low-cost, low-power digital gyroscope than existing solutions. The gyroscope was implemented with a TMR magnetoresistive sensor connected directly to a general-purpose μC. With this interface, resistance changes in the magnetoresitive sensor caused by angular displacement can be measured and digitized directly with the μC, without using analog processing stages or ADC. The experimental results show that it is possible to detect changes in the TMR sensor that produce angle variations in the gyroscope of less than one degree. The proposed system can be used in applications ranging from rehabilitation to navigation systems, where it is necessary to know the measurement of angular movement on an axis.
Keywords: Gyroscope, Direct-interface, TMR, microcontroller.
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