Kód pre akcelerometer, gyroskop a magnetometer MPU-9250

Kód pre akcelerometer, gyroskop a magnetometer MPU-9250

V tomto návode preskúmame, ako používať senzor MPU-9250, ktorý kombinuje akcelerometer, gyroskop a magnetometer v jednom kompaktnom module. Na konci tejto príručky budete schopní čítať údaje zo senzora a interpretovať ich význam vo vašich projektoch. Tento senzor je obzvlášť užitočný pre aplikácie, ako sú robotika a drony, kde je kritické sledovanie orientácie a pohybu. Pre dodatočné objasnenie nastavenia a kódu sa môžete pozrieť na video (vo videu o 00:20).

Vysvetlenie hardvéru

Modul MPU-9250 integruje tri senzory: akcelerometer, gyroskop a magnetometer. Akcelerometer meria akceleračné sily, čo vám umožňuje určiť rýchlosť a orientáciu. Gyroskop poskytuje uhlovú rýchlosť, čo pomáha pochopiť zmenu orientácie v čase. Nakoniec magnetometer funguje ako kompas, poskytuje údaje o magnetickom poli, ktoré pomáhajú pri navigácii.

Táto kombinácia senzorov je obzvlášť výhodná v aplikáciách, kde sa vyžaduje presné sledovanie pohybu, ako napríklad v dronoch alebo smartfónoch. MPU-9250 komunikuje cez I2C alebo SPI, čo ho robí univerzálnym pre rôzne mikrokontrolérové zostavy.

Podrobnosti z datasheetu

• Zabezpečte správne napájacie napätie (2,4 - 3,6 V), aby ste predišli poškodeniu modulu.
• Použite pull-up rezistor pre linky SDA a SCL, ak už nie je súčasťou vašej breakout dosky.
• Overte I2C adresu (predvolená je 0x68) a podľa potreby upravte pin ADO pre alternatívne adresy.
• Skontrolujte stabilitu pripojení, aby ste predišli chybným údajom.
• Pravidelne kalibrujte senzory pre presné merania.

Pokyny na zapojenie

Na zapojenie MPU-9250 k Arduinu začnite pripojením pinu VCC na MPU-9250 k pinu 5V na Arduine. Modul má interný regulátor, takže je bezpečné ho napájať 5V. Ďalej pripojte pin GND k zemi (GND) na Arduine. Pre dátovú komunikáciu pripojte pin SDA k pinu A4 na Arduine a pin SCL k pinu A5. Táto konfigurácia je štandardná pre mnohé dosky Arduino.

Ak používate Arduino Mega, piny SDA a SCL sa nachádzajú na pinoch 20 a 21. Uistite sa, že sú pripojenia pevné, aby ste predišli chybám v komunikácii. Ak potrebujete zmeniť I2C adresu MPU-9250, pripojte pin ADO k 5V, aby ste ju nastavili na 0x69. Odpojením sa vráti späť na 0x68.

Príklady kódu a vysvetlenie

V Arduino skeči začneme zahrnutím knižnice MPU9250 a vytvorením inštancie senzora:

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

Kód inicializuje senzor a začne komunikáciu vo funkcii setup():

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

Vo funkcii loop() nepretržite čítame a tlačíme údaje zo senzora:

void loop() {
  IMU.readSensor();
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  // Ďalšie príkazy na tlač pre ostatné osi
}

Táto časť číta hodnoty akcelerometra, gyroskopu a magnetometra a zobrazuje ich v Serial Monitori. Uistite sa, že skontrolujete úplný kód načítaný pod článkom pre kompletnú implementáciu.

Demonštrácia / Čo očakávať

Keď spustíte kód, mali by ste vidieť hodnoty senzora aktualizované v reálnom čase v Serial Monitori. Hodnoty akcelerometra budú kolísať, keď pohybujete senzorom, zatiaľ čo hodnoty gyroskopu budú ukazovať rýchlosť rotácie. Magnetometer vám poskytne silu magnetického poľa v troch osiach, ktorú možno použiť na určenie orientácie. Buďte opatrní pri plávajúcich vstupoch, pretože môžu viesť k nepresným údajom (vo videu o 12:30).

Kapitoly

• Úvod (00:00)
• Vysvetlenie hardvéru (01:30)
• Pokyny na zapojenie (04:00)
• Príklady kódu a prechod (06:00)
• Demonštrácia (10:00)

Obrázky

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);
}