Digitálny uhlomer diy arduino pomocou gyroskopu mpu6050

Čo je to akcelerometer a gyroskopický senzor?

Na meranie zrýchlenia sa používa akcelerometer. V skutočnosti sníma statické aj dynamické zrýchlenie. Napríklad mobilné telefóny používajú senzor akcelerometra na zistenie, že je mobilný telefón v režime na šírku alebo na výšku. Predtým sme použili akcelerometer s Arduinom na vytvorenie mnohých projektov ako:

Na meranie uhlovej rýchlosti sa používa gyroskop, ktorý pomocou zemskej gravitácie určuje orientáciu objektu v pohybe. Uhlová rýchlosť je rýchlosť zmeny uhlovej polohy rotujúceho telesa.

Napríklad dnešné mobily používajú gyroskopické senzory na hranie mobilných hier podľa orientácie mobilného telefónu. Náhlavná súprava VR tiež využíva gyroskopický snímač na zabezpečenie pohľadu v 360-stupňovej orientácii

Aj keď akcelerometer dokáže merať lineárne zrýchlenie, gyroskop môže pomôcť nájsť rotačné zrýchlenie. Pri použití oboch snímačov ako samostatných modulov je ťažké nájsť orientáciu, polohu a rýchlosť. Kombináciou týchto dvoch senzorov však funguje ako jednotka inerciálnej merania (IMU). Takže v module MPU6050 sú akcelerometer a gyroskop prítomné na jedinej PCB na zistenie orientácie, polohy a rýchlosti.

Aplikácie:

• Používa sa v dronoch na riadenie smeru
• Samovyvažovacie roboty
• Ovládanie robotickým ramenom
• Senzor náklonu
• Používa sa v mobilných telefónoch a herných konzolách
• Humanoidní roboti
• Používa sa v lietadle, automobilovom priemysle atď.

Akcelerometer MPU6050 a modul gyroskopického snímača

MPU6050 je mikroelektromechanický systém (MEMS), ktorý sa skladá z 3- osého akcelerometra a 3-osého gyroskopu v jeho vnútri. Má tiež teplotný senzor.

Môže merať:

• Zrýchlenie
• Rýchlosť
• Orientácia
• Výtlak
• Teplota

Tento modul má v sebe tiež (DMP) digitálny pohybový procesor, ktorý je dostatočne výkonný na to, aby vykonával zložité výpočty, a tým uvoľňoval prácu pre mikrokontrolér.

Modul má tiež dva pomocné piny, ktoré možno použiť na prepojenie externých modulov IIC, napríklad magnetometra. Pretože adresa IIC modulu je konfigurovateľná, je možné prepojiť viac ako jeden snímač MPU6050 s mikrokontrolérom pomocou kolíka AD0.

Vlastnosti a špecifikácie:

• Napájanie: 3-5V
• Komunikácia: protokol I2C
• Zabudovaný 16-bitový ADC poskytuje vysokú presnosť
• Zabudovaný DMP poskytuje vysoký výpočtový výkon
• Môže byť použitý na prepojenie s inými zariadeniami IIC, ako je napríklad magnetometer
• Konfigurovateľná adresa IIC
• Zabudovaný snímač teploty

Pinout MPU6050:

Predtým sme použili MPU6050 s Arduinom na zostavenie Self Balancing Robot a Inclinometer.

Súčasti sú povinné

• Arduino UNO
• Modul gyroskopu MPU6050
• 16 x 2 LCD displej
• Potenciometer 10k
• Servomotor SG90
• Obrázok uhlomera

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia tohto DIY Arduino uhlomera je uvedená nižšie:

Obvodové prepojenia medzi Arduino UNO a MPU6050:

Pripojenie obvodu medzi Arduino UNO a servomotorom:

Obvodové prepojenia medzi Arduino UNO a 16x2 LCD:

Vysvetlenie programovania

Ako obvykle je kompletný program s ukážkovým videom uvedený na konci tohto tutoriálu.

Tu je servomotor spojený s Arduinom a jeho hriadeľ sa premieta na uhlomerný obraz označujúci uhol skloneného MPU6050. Programovanie tohto tutoriálu je jednoduché. Pozrime sa na to podrobne.

Najskôr zahrňte všetky požadované knižnice - knižnica servomotorov pre použitie servomotorov, knižnica LCD pre použitie LCD a knižnica drôtov pre používanie komunikácie I2C.

MPU6050 využíva komunikáciu I2C, a preto musí byť pripojená iba k I2C pinom Arduina. Takže Wire.h knižnica slúži na nadviazanie komunikácie medzi Arduino UNO a MPU6050. Predtým sme prepojili MPU6050 s Arduinom a zobrazili sme hodnoty súradníc x, y, z na 16x2 LCD.

#include #include #include

Ďalej definujte piny LCD displeja RS, E, D4, D5, D6, D7, ktoré sú spojené s Arduino UNO.

LiquidCrystal lcd (2,3,4,5,6,7);

Ďalej je definovaná I2C adresa MPU6050.

const int MPU_addr = 0x68;

Potom inicializujte objekt myservo na použitie triedy Servo a troch premenných na ukladanie hodnôt osi X, Y a Z.

Servo myservo; int16_t os_X, os_Y, os_Z;

Ďalšia minimálna a maximálna hodnota je nastavená na 265 a 402 pre meranie uhla od 0 do 360.

int minVal = 265; int maxVal = 402;

void setup ():

Vo funkcii nastavenia neplatnosti sa začína prvá komunikácia I2C a prenos sa začal s MPU6050 s adresou 0x68.

Wire.begin (); Wire.beginTransmission (MPU_addr);

Prepnite jednotku MPU6050 do režimu spánku napísaním textu 0x6B a potom ho prebuďte napísaním 0

Wire.write (0x6B); Wire.write (0);

Po aktivovaní MPU6050 ukončite prenos

Wire.endTransmission (true);

Tu je pin PWM servomotora spojený s pinom Arduino UNO 9.

myservo.attach (9);

Hneď ako zapneme obvod, LCD zobrazí uvítaciu správu a po 3 sekundách ju zruší

lcd.začiatok (16,2); // Nastaví LCD v režime 16X2 lcd.print ("CIRCUIT DIGEST"); oneskorenie (1 000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("Arduino"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("MPU6050"); oneskorenie (3 000); lcd.clear ();

neplatná slučka ():

I2C komunikácia sa opäť začína s MPU6050.

Wire.beginTransmission (MPU_addr);

Potom začnite registrom 0x3B (ACCEL_XOUT_H)

Wire.write (0x3B);

Teraz sa proces reštartuje nastaveným koncovým prenosom na hodnotu false, ale pripojenie je aktívne.

Wire.endTransmission (false);

Potom si teraz vyžiadajte údaje zo 14 registrov.

Wire.requestFrom (MPU_addr, 14, true);

Teraz sa získavajú rešpektované hodnoty registra osi (x, y, z) a ukladajú sa do premenných axis_X, axis_Y, axis_Z.

axis_X = Wire.read () << 8-Wire.read (); axis_Y = Wire.read () << 8-Wire.read (); axis_Z = Wire.read () << 8-Wire.read ();

Potom namapujte tieto hodnoty od 265 do 402 ako -90 až 90. Toto sa deje pre všetky tri osi.

int xAng = mapa (axis_X, minVal, maxVal, -90,90); int yAng = mapa (os_Y, minVal, maxVal, -90,90); int zAng = mapa (os_Z, minVal, maxVal, -90,90);

Vzorec na výpočet hodnoty x v stupňoch (0 až 360) je uvedený nižšie. Tu prevádzame iba x, pretože rotácia servomotora je založená na pohybe hodnoty x.

x = RAD_TO_DEG * (atan2 (-yAng, -zAng) + PI);

Hodnota uhla X, od 0 do 360 stupňov, sa prevedie na 0 až 180 stupňov.

int pos = mapa (x, 0,180,0,180);

Potom napíšte hodnotu uhla na otočenie serva na uhlomerný obrázok a vytlačte tieto hodnoty na 16x2 LCD displej.

myservo.write (pos); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("Uhol"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print (x); oneskorenie (500); lcd.clear ();

Takto je možné použiť MPU6050 s Arduino na meranie uhla. Kompletný kód a video k tomuto projektu sú uvedené nižšie.