Technische Daten des IMU-Sensors – QSense 9DOF-Bewegungssensor
Vollständige Spezifikationen der IMU-Sensoren für die 9DOF-Trägheitsmesseinheit von QSense: Sensorbereiche, Abtastraten, Zeit- und Synchronisationsverhalten, interne Speicherkapazität, Batterie, mechanische Daten und Zertifizierung.
Sensorisches System
Trägheitssensoren
- Beschleunigungsmesser
Bereich: ±2 / ±4 / ±8 / ±16 g
Empfindlichkeit: 0,061 - 0,488 mg/LSB - Gyroskop
Bereich: ±125 / ±250 / ±500 / ±1000 / ±2000 °/s
Empfindlichkeit: 4,375 - 70 mdeg/s - Magnetometer
Bereich: ±50 Gauss
Empfindlichkeit: 1,5 mGauss/LSB
Grad der Freiheit
- 9DOF (Beschleunigungsmesser + Gyroskop + Magnetometer)
- 6DOF (Beschleunigungsmesser + Gyroskop)
Modi der Datenausgabe
- Sensor-Rohdaten (Beschleunigung, Gyroskop, Magnetometer)
- Quaternion-Ausgabe (6DOF und 9DOF, Madgwick-basiert)
- Gemischter Modus (Raw + Quaternion)
- Freie Beschleunigung
- BVH-Bewegungsformat
Verfügbar sowohl für Echtzeit-Streaming als auch für Onboard-Logging.
Timing und Synchronisierung
Die Zeitsynchronisation ist eine Einstellung, die Sie über das Einstellungsmenü aktivieren oder deaktivieren können. Ist sie aktiviert, nutzen alle Sensoren eine gemeinsame Zeitbasis; ist sie deaktiviert, versieht jeder Sensor die Daten mit einem Zeitstempel basierend auf seiner eigenen Uhr, wodurch der Stromverbrauch geringer ist. Die Latenz beträgt am Sensor 7,5 ms. Über den QSense Wireless BLE-Dongle liegt das praktische Minimum bei 15 ms; 7,5 ms sind mit einer direkten BLE-Implementierung erreichbar, beispielsweise auf Android oder einem benutzerdefinierten Host.
Zeitsynchronisation aktiviert (hohe Präzision)
Für Anwendungen, die eine deterministische Zeitsteuerung und eine rahmengenaue Ausrichtung mehrerer Sensoren erfordern.
Latenzzeit
- Mindestens: 15 ms über den QSense Wireless BLE-Dongle
- Typisch: 7,5 ms × Anzahl der Sensoren
Zeitsynchronisationsgenauigkeit
- Typisch: < 60 µs
- Maximum: < 150 µs
Verhalten
- Alle Sensoren werden während der Messung kontinuierlich drahtlos synchronisiert.
- Jede Probe wird mit einem absoluten Datums-/Zeitstempel versehen.
- Ermöglicht zuverlässige Multi-Sensor-Fusion und Abgleich mit externen Systemen.
Taktsynchronisationsverfahren
- Vor der Messung können die Geräteuhren mit einem externen Host (z. B. PC, Tablet) synchronisiert werden.
- Während der Messung bleiben die Sensoren durch die kontinuierliche drahtlose Synchronisation gesperrt.
- In benutzerdefinierten Implementierungen kann die Zeit auch programmatisch über die Geräteschnittstelle eingestellt werden.
Zeitsynchronisation deaktiviert (minimale Verzögerung)
Für Anwendungen mit Regelkreisen, bei denen die Ansprechgeschwindigkeit wichtiger ist als die langfristige Zeitgenauigkeit.
Latenzzeit
- Minimum: 7,5 ms am Sensor, 15 ms über den QSense Wireless BLE-Dongle
- Typisch: 7,5 ms × Anzahl der Sensoren
Zeit-Verhalten
- Jeder Sensor stempelt die Daten lokal mit seiner internen Uhr.
- Keine aktive Laufzeitsynchronisation.
- Im Laufe der Zeit kann es zu Abdriften kommen.
Zeitverschiebung
- Schlimmster Fall von Drift: ≤ 2 ms pro Minute
Zusätzliche Kompensationen
- Die BLE-Kommunikation kann konstante Offsets bis zum Verbindungsintervall (max. 7,5 ms pro Gerät) aufweisen.
Taktsynchronisationsverfahren
- Vor der Messung können die Gerätetakte mit einem externen Host synchronisiert werden.
- In benutzerdefinierten Implementierungen kann die Zeit auch programmatisch eingestellt werden.
Multisensorische Leistung
Die maximal erreichbare Abtastrate hängt von der Anzahl der angeschlossenen Sensoren und davon ab, wie viele QSense Wireless BLE-Dongles verwendet werden:
- 1 Sensor: bis zu 800 Hz (2 Sensoren mit zwei Dongles)
- 1–2 Sensoren: bis zu 400 Hz (bis zu 4 Sensoren mit zwei Dongles)
- 3–6 Sensoren: bis zu 200 Hz (bis zu 12 Sensoren mit zwei Dongles)
- 7–12 Sensoren: bis zu 100 Hz (bis zu 18 Sensoren mit zwei Dongles)
Diese Raten richten sich nach der verfügbaren Bandbreite des QSense Wireless BLE-Dongles. Ein zweiter Dongle verdoppelt die Anzahl der Sensoren bei jeder Abtastrate, bis zum Systemmaximum von 18 angeschlossenen Sensoren.
Orientierungsgenauigkeit (Quaternion-Modus)
- Maximaler statischer Fehler: < 1°
- Maximale Drift: < 0.5°
Die Genauigkeit wird durch magnetische Störungen und Kreiselverzerrungen beeinflusst.
Um diese Auswirkungen zu minimieren, werden interne Kompensationsstrategien eingesetzt.
Benutzeroberfläche
- Schaltfläche: 1 Multifunktionstaste
- Indikatoren: 5 programmierbare RGB-LEDs
Strom und Batterie
- Batterie-Typ: Internes wiederaufladbares Lithium-Polymer
- Kapazität: 140 mAh (3,7 V nominal)
- Betriebsdauer:
- Bis zu 12 Stunden bei aktivierter Zeitsynchronisation
- Bis zu 20 Stunden bei deaktivierter Zeitsynchronisation
- Bereitschaft: > 1 Jahr im Abschaltmodus
- Lebensdauer der Batterie: ca. 80% Kapazität nach 500 Ladezyklen
Mechanisch und physikalisch
- Abmessungen: 38,9 × 24,3 × 10,2 mm
- Gewicht: 8 Gramm
- Gehäuse: IP67 oder besser
- Benutzeroberfläche: Taste + LEDs
- Konnektivität: Micro-USB (Laden und Kommunikation)
Speicher
- Flash-Speicher: 8 MB, dient zur Aufzeichnung im internen Speicher des Sensors
Die Aufnahmedauer auf dem internen Speicher hängt von der Abtastrate und der Übertragungsrate ab:
- 128 Minuten bei einer Abtastrate von 50 Hz und einer Übertragungsrate von 5 Hz
- 64 Minuten bei einer Abtastrate von 100 Hz und einer Übertragungsrate von 10 Hz
- 32 Minuten bei einer Abtastrate von 200 Hz und einer Übertragungsrate von 20 Hz
- 16 Minuten bei einer Abtastrate von 400 Hz und einer Übertragungsrate von 40 Hz
- 8 Minuten bei einer Abtastrate von 800 Hz und einer Übertragungsrate von 80 Hz
Durch Ändern der Übertragungsrate wird die Dauer entsprechend verlängert oder verkürzt. Die Aufzeichnung läuft auch dann weiter, wenn die BLE-Verbindung unterbrochen wird, und wird erst beendet, wenn der Speicher voll ist oder die Aufzeichnung gestoppt wird.
Drahtlose Kommunikation
- Protokoll: BLE 5.2
- Datenrate: bis zu 2 Mbps
- Merkmale: Datenlängenerweiterung (DLE), Nordic UART Service (NUS)
Umweltbezogene Spezifikationen
- Innen-/Außeneinsatz: unterstützt
- Höhenlage: < 2,000 m
- Betriebstemperatur: 5°C bis 40°C
- Lagertemperatur: 10°C bis 35°C
- Relative Luftfeuchtigkeit: bis zu 85%
- Grad der Verschmutzung: 2
Konnektivität und Schnittstellen
- Aufladen und kabelgebundene Kommunikation: Mikro-USB, 5V, 500mA
- Drahtlos: BLE 5.2
- Schnittstellen:
- Core Interface (direkter Sensor-Speicherzugriff)
- Serielle Schnittstelle über QSense BLE Dongle
Einhaltung der Vorschriften und Zertifizierung
- CE-zertifiziert
Unterstützte Plattformen
- Windows 10 / 11
- Android 8+
- iOS 16+ (native API in der Beta-Phase)
- macOS (über BLE / serielle Schnittstelle)
- Linux (über serielle Schnittstelle)
Der drahtlose BLE-Dongle ist auch mit macOS und Linux kompatibel.
Integration und Anpassung
Der QSense IMU-Bewegungssensor ist erhältlich in:
- Standardausführung mit Gehäuse (IP67)
- OEM-Version (PCB + Batterie, ohne Gehäuse) zur direkten Integration in Kundenprodukte
Zu den Anpassungsoptionen gehören:
- Unterstützung von Vorschriften (CE / FCC / MDR)
- Produktion nach ISO 13485 Verfahren
- Firmware-Varianten
- Unterstützung der mechanischen Integration
- kundenspezifische Gehäuse
- Algorithmus-Anpassung
Brauchen Sie mehr Details?
Für Schnittstellendokumentation, Integrationsunterstützung oder kundenspezifische Konfigurationen wenden Sie sich bitte direkt an QSense.
Kontakt zu QSense MotionQSense wird entwickelt und unterstützt von 2M Technik.
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