MPU-9250-versnellingsmeter-, gyroscoop- en magnetometercode

MPU-9250-versnellingsmeter-, gyroscoop- en magnetometercode

In deze tutorial verkennen we hoe je de MPU-9250-sensor kunt gebruiken, die een versnellingsmeter, gyroscoop en magnetometer combineert in één compacte module. Aan het einde van deze handleiding kun je sensorgegevens uitlezen en de betekenis ervan interpreteren in je projecten. Deze sensor is bijzonder nuttig voor toepassingen zoals robotica en drones, waar oriëntatie en bewegingsregistratie cruciaal zijn. Je kunt de video raadplegen voor aanvullende verduidelijking over de opstelling en code (in video op 00:20).

Hardware uitgelegd

De MPU-9250-module integreert drie sensoren: een versnellingsmeter, een gyroscoop en een magnetometer. De versnellingsmeter meet versnellingskrachten, waardoor je de snelheid en oriëntatie kunt bepalen. De gyroscoop levert hoeksnelheid, waardoor je de oriëntatieverandering in de tijd begrijpt. Tot slot fungeert de magnetometer als een kompas en levert magnetische veldgegevens die helpen bij navigatie.

Deze combinatie van sensoren is bijzonder voordelig in toepassingen waar nauwkeurige bewegingsregistratie vereist is, zoals in drones of smartphones. De MPU-9250 communiceert via I2C of SPI, waardoor hij veelzijdig is voor verschillende microcontroller-opstellingen.

Datasheet-details

• Zorg voor een correcte voedingsspanning (2,4 - 3,6 V) om schade aan de module te voorkomen.
• Gebruik een pull-up-weerstand voor de SDA- en SCL-lijnen als deze niet al op je breakout-bord aanwezig zijn.
• Controleer het I2C-adres (standaard is 0x68) en pas de ADO-pin aan voor alternatieve adressen.
• Controleer de verbindingen op stabiliteit om foutieve metingen te voorkomen.
• Kalibreer sensoren regelmatig voor nauwkeurige metingen.

Bedradingsinstructies

Om de MPU-9250 op je Arduino aan te sluiten, begin je met het verbinden van de VCC-pin op de MPU-9250 met de 5V-pin op de Arduino. De module heeft een interne regelaar, dus het is veilig om hem met 5V te voeden. Verbind vervolgens de GND-pin met de grond (GND) op de Arduino. Voor datacommunicatie verbind je de SDA-pin met de A4-pin op de Arduino en de SCL-pin met de A5-pin. Deze configuratie is standaard voor veel Arduino-borden.

Als je een Arduino Mega gebruikt, bevinden de SDA- en SCL-pinnen zich respectievelijk op pinnen 20 en 21. Zorg ervoor dat de verbindingen stevig zijn om communicatiefouten te voorkomen. Als je het I2C-adres van de MPU-9250 wilt wijzigen, verbind dan de ADO-pin met 5V om het op 0x69 te zetten. Door hem los te koppelen keer je terug naar 0x68.

Codevoorbeelden & uitleg

In de Arduino-schets beginnen we met het opnemen van de MPU9250-bibliotheek en het maken van een instantie van de sensor:

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

De code initialiseert de sensor en start de communicatie in de setup()-functie:

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

Binnen de loop()-functie lezen we continu de sensorgegevens en printen we deze:

void loop() {
  IMU.readSensor();
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  // Meer printopdrachten voor andere assen
}

Deze sectie leest de waarden van de versnellingsmeter, gyroscoop en magnetometer en toont ze in de Seriële Monitor. Zorg ervoor dat je de volledige code onder het artikel bekijkt voor de complete implementatie.

Demonstratie / Wat te verwachten

Wanneer je de code uitvoert, zie je de sensorwaarden in realtime bijwerken in de Seriële Monitor. De versnellingsmeterwaarden fluctueren terwijl je de sensor beweegt, terwijl de gyroscoopwaarden de rotatiesnelheid tonen. De magnetometer geeft de magnetische veldsterkte in drie assen, die kan worden gebruikt om de oriëntatie te bepalen. Wees voorzichtig met zwevende ingangen, omdat deze kunnen leiden tot onnauwkeurige metingen (in video op 12:30).

Hoofdstukken

• Introductie (00:00)
• Hardware uitgelegd (01:30)
• Bekabelingsinstructies (04:00)
• Codevoorbeelden & doorloop (06:00)
• Demonstratie (10:00)

Afbeeldingen

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);
}