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MPU-9250 Beschleunigungsmesser, Gyroskop und Magnetometer Code

In diesem Tutorial werden wir erkunden, wie man den MPU-9250-Sensor verwendet, der ein Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop und ein Magnetometer in einem kompakten Modul vereint. Am Ende dieses Leitfadens werden Sie in der Lage sein, Sensordaten zu lesen und deren Bedeutung in Ihren Projekten zu interpretieren. Dieser Sensor ist besonders nützlich für Anwendungen wie Robotik und Drohnen, bei denen Orientierung und Bewegungsverfolgung von entscheidender Bedeutung sind. Sie können sich das Video für zusätzliche Klarheit zur Einrichtung und zum Code ansehen (im Video bei 00:20).

Hardware erklärt

Das MPU-9250-Modul integriert drei Sensoren: einen Beschleunigungssensor, ein Gyroskop und einen Magnetometer. Der Beschleunigungssensor misst Beschleunigungskräfte, wodurch Sie die Geschwindigkeit und Orientierung bestimmen können. Das Gyroskop liefert die Drehgeschwindigkeit, die Ihnen hilft, die Orientierungsänderung über die Zeit zu verstehen. Schließlich fungiert der Magnetometer als Kompass und liefert Daten zum Magnetfeld, die bei der Navigation helfen.

Diese Kombination von Sensoren ist besonders vorteilhaft in Anwendungen, wo präzise Bewegungsverfolgung erforderlich ist, wie zum Beispiel in Drohnen oder Smartphones. Der MPU-9250 kommuniziert über I2C oder SPI, was ihn vielseitig für verschiedene Mikrocontroller-Setups macht.

Datenblattdetails

• Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Spannungsversorgung (2,4 - 3,6 V), um eine Beschädigung des Moduls zu vermeiden.
• Verwenden Sie einen Pull-up-Widerstand für die SDA- und SCL-Leitungen, falls dieser nicht bereits auf Ihrem Breakout-Board enthalten ist.
• Überprüfen Sie die I2C-Adresse (Standard ist 0x68) und passen Sie den ADO-Pin entsprechend für alternative Adressen an.
• Überprüfen Sie die Verbindungen auf Stabilität, um fehlerhafte Messwerte zu verhindern.
• Kalibrieren Sie die Sensoren regelmäßig für genaue Messungen.

Verdrahtungsanweisungen

Um das MPU-9250 mit Ihrem Arduino zu verbinden, beginnen Sie damit, den VCC-Pin des MPU-9250 mit dem 5V-Pin des Arduino zu verbinden. Das Modul hat einen internen Regler, sodass es sicher ist, es mit 5V zu betreiben. Verbinden Sie als Nächstes den GND-Pin mit dem Ground (GND) des Arduino. Für die Datenkommunikation verbinden Sie den SDA-Pin mit dem A4-Pin des Arduino und den SCL-Pin mit dem A5-Pin. Diese Konfiguration ist Standard für viele Arduino-Boards.

Wenn Sie ein Arduino Mega verwenden, befinden sich die SDA- und SCL-Pins an den Pins 20 und 21. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen sicher sind, um Kommunikationsfehler zu vermeiden. Wenn Sie die I2C-Adresse des MPU-9250 ändern müssen, verbinden Sie den ADO-Pin mit 5V, um ihn auf 0x69 einzustellen. Das Trennen führt zurück zu 0x68.

Code-Beispiele & Anleitung

Im Arduino-Sketch beginnen wir damit, die MPU9250-Bibliothek einzufügen und eine Instanz des Sensors zu erstellen:

#include "MPU9250.h"
MPU9250 IMU(Wire,0x68);

Der Code initialisiert den Sensor und beginnt die Kommunikation imsetup()Funktion:

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  status = IMU.begin();
  if (status < 0) {
    Serial.println("IMU initialization unsuccessful");
    while(1) {}
  }
}

Innerhalb derloop()Funktion, wir lesen kontinuierlich die Sensordaten und drucken sie aus:

void loop() {
  IMU.readSensor();
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  // More print statements for other axes
}

Dieser Abschnitt liest die Werte des Beschleunigungssensors, des Gyroskops und des Magnetometers aus und zeigt sie im Serial Monitor an. Stellen Sie sicher, dass Sie den vollständigen Code, der unter dem Artikel geladen ist, für die vollständige Implementierung überprüfen.

Demonstration / Was zu erwarten ist

Wenn Sie den Code ausführen, sollten Sie sehen, wie die Sensordaten in Echtzeit im Serial Monitor aktualisiert werden. Die Beschleunigungswerte werden schwanken, wenn Sie den Sensor bewegen, während die Gyroskopwerte die Drehgeschwindigkeit anzeigen. Der Magnetometer gibt Ihnen die Magnetfeldstärke in drei Achsen an, die zur Bestimmung der Orientierung verwendet werden kann. Seien Sie vorsichtig mit fließenden Eingaben, da sie zu ungenauen Messwerten führen können (im Video bei 12:30).

Kapitel

• Einleitung (00:00)
• Hardware erklärt (01:30)
• Verdrahtungsanweisungen (04:00)
• Codebeispiele und Durchgang (06:00)
• Demonstration (10:00)

Bilder

ELE_MPU6050_208

Arduino Wiring for MPU-6050

Arduino Schematic for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

Arduino wiring for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

ELE_MPU6050_208

Arduino Wiring for MPU-6050

Arduino Schematic for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

Arduino wiring for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

/*
 * Library: https://github.com/bolderflight/MPU9250
Basic_I2C.ino
Brian R Taylor
brian.taylor@bolderflight.com

Copyright (c) 2017 Bolder Flight Systems

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software 
and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, 
including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, 
sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is 
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or 
substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING 
BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND 
NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, 
DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, 
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
*/
/*
 * Updated by Ahmad Shamshiri on July 9, 2018 for Robojax.com
 * in Ajax, Ontario, Canada
 * Watch instruction video for this code: 
For this sketch you need to connect:
VCC to 5V and GND to GND of Arduino
SDA to A4 and SCL to A5

S20A is 3.3V voltage regulator MIC5205-3.3BM5
*/

#include "MPU9250.h"

// An MPU9250 object with the MPU-9250 sensor on I2C bus 0 with address 0x68
MPU9250 IMU(Wire,0x68);
int status;

void setup() {
  // Serial to display data
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial) {}

  // Start communication with IMU 
  status = IMU.begin();
  if (status < 0) {
    Serial.println("IMU initialization unsuccessful");
    Serial.println("Check IMU wiring or try cycling power");
    Serial.print("Status: ");
    Serial.println(status);
    while(1) {}
  }
}

void loop() {
  // Read the sensor
  IMU.readSensor();
  // Display the data
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("AccelY: ");  
  Serial.print(IMU.getAccelY_mss(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("AccelZ: ");  
  Serial.println(IMU.getAccelZ_mss(),6);
  
  Serial.print("GyroX: ");
  Serial.print(IMU.getGyroX_rads(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("GyroY: ");  
  Serial.print(IMU.getGyroY_rads(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("GyroZ: ");  
  Serial.println(IMU.getGyroZ_rads(),6);

  Serial.print("MagX: ");  
  Serial.print(IMU.getMagX_uT(),6);
  Serial.print("\t");  
  Serial.print("MagY: ");
  Serial.print(IMU.getMagY_uT(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("MagZ: ");  
  Serial.println(IMU.getMagZ_uT(),6);
  
  Serial.print("Temperature in C: ");
  Serial.println(IMU.getTemperature_C(),6);
  Serial.println();
  delay(200);
}