¿Por qué los chips de brújula en los teléfonos celulares requieren calibración frecuente?

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La mayoría de los teléfonos celulares ofrecen una funcionalidad de brújula digital que usa un chip magnetómetro de 3 ejes para datos. Los teléfonos (¿algunos más que otros?) Con frecuencia requieren que el usuario "recalibre", lo que implica rotar el teléfono en un "swirly" u otro patrón para rellenar las lecturas sobre una fracción de una esfera que representa la orientación diversa con respecto al campo local.

La discusión en esta respuesta , así como las gráficas de datos en 3D, brindan una excelente visión general de lo que está sucediendo matemáticamente. En términos generales, seis parámetros, una ganancia y un desplazamiento para cada uno de los tres ejes, se ajustan a un conjunto de datos recopilados sobre una nube de puntos de datos que cubren al menos una parte de esa esfera.

Lo he hecho yo mismo con un magnetómetro conectado a un Arduino y sin conexión. El chip de bajo costo que utilicé parecía desviarse mucho (teniendo cuidado de hacerlo al aire libre y lejos de fuentes de error o gradientes más evidentes, como materiales ferrosos cercanos u otros campos posibles). Noté que las compensaciones parecían estar contribuyendo tanto a la deriva como las ganancias, si no más.

Pregunta: ¿Qué es exactamente lo que se está moviendo dentro de los sensores del magnetómetro en los teléfonos celulares más nuevos y de gama alta que aún requieren una recalibración frecuente? ¿Es simplemente la temperatura? Si es así, ¿por qué no se estabilizarían internamente la temperatura de los magnetómetros? ¿Es demasiado difícil hacerlo en analógico y los magnetómetros no tienen capacidad para calcular las compensaciones?

arriba:Despuésdepagarunbillóndedólaresporunteléfonomuybueno,mesientocomounidiotahaciendoesto(de here ) mientras se balancea sobre una bicicleta en una esquina concurrida, o disfruta de una hermosa vista en una caminata. Mi iPhone me hace pasar por una tarea mucho más larga y estúpida parecida a un videojuego antes de que comience a decirme algo útil. A veces llevo una brújula normal porque simplemente funciona.

arriba:capturadepantalladeesta buena discusión de los principios y las matemáticas detrás de las calibraciones de brújula basadas en magnetómetro. Aquí hay otra .

    
pregunta uhoh

2 respuestas

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Bueno, mientras que el campo magnético de la Tierra es bastante constante a corto plazo, el entorno por el que se está moviendo puede no serlo.

Cada corriente eléctrica en las proximidades está generando un campo magnético a su alrededor. Gran parte de esta generación de campo electromagnético es CA, cambiando de dirección 60 (o 50) veces por segundo. Cuando la energía se transporta en pares de cables enrutados juntos (en el mismo conducto / conducto, por ejemplo), los campos en los dos cables tienden a cancelarse entre sí. Sin embargo, las corrientes de CC pueden fluir a través de la Tierra, y esto puede afectar el campo magnético local. (El potencial de tierra entre los edificios puede ser lo suficientemente grande como para dañar los dispositivos electrónicos conectados entre edificios, por lo que se recomienda el aislamiento óptico para estos casos).

Cada objeto ferroso en la vecindad puede "deformar" localmente el campo magnético de la tierra. Los postes de luz, los edificios de armazón de acero, los edificios de chapa metálica, las barras de refuerzo de hierro, etc., pueden afectar la medición local del campo magnético terrestre.

Incluso los depósitos de mineral de hierro bajo tus pies pueden alterar localmente el campo magnético de la tierra.

Debido a todas las posibles interferencias locales al campo magnético de la Tierra, no es raro que se requiera una recalibración al moverse a través de él. Y, si recalibra en un área de interferencia, cuando se mude fuera de esa área, deberá recalibrar nuevamente ...

    
respondido por el loquin
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Los magnetómetros de 3 ejes tienen 3 canales, todos los cuales tienen un desplazamiento y una ganancia. El desplazamiento cambia con la temperatura y puede cambiar con el tiempo. Esto es causado por el sensor y la electrónica analógica que recibe la señal en el ADC. No solo está calibrando el Magnetómetro, sino también el Acelerómetro y / o Gyro. Esto se debe a que todos los datos de los sensores se introducen en un filtro de Kalman que es un filtro estadístico. En resumen, actualiza su estado basándose en la mejor información de los sensores. Es fácil de calibrar si tiene información diferente. Es más fácil (pero no necesario) calibrar 2 ejes a la vez, por lo que la mayoría de las rutinas de calibración del teléfono le permiten realizar movimientos de dos ejes.

Para obtener información sobre la deriva y la calibración en sensores magnéticos, consulte esto .  Los filtros de Kalman son interesantes y también cuando se aplican a Degree of Freedom (DOF) sensores . Otros sensores (no solo el magnetómetro) están sujetos a la deriva.

    
respondido por el laptop2d

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