LED kompas a výškomer: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Objekty s diódami LED ma vždy fascinujú. Preto tento projekt kombinuje populárny snímač digitálneho kompasu HMC5883L so 48 LED diódami. Umiestnením diód LED do kruhu sa smerová dióda rozsvieti. Každých 7,5 stupňov bude poháňať nová LED dióda, ktorá poskytuje podrobné výsledky.

Doska GY-86 je tiež vybavená snímačom barometrického tlaku MS5611. Pomocou tohto senzora je možné vypočítať nadmorskú výšku. Vďaka vysokému rozlíšeniu je ideálny pre výškomery.

Snímač MPU6050 na doske GY-86 má 3-osový akcelerometer a 3-osový gyroskop. Gyroskop môže v priebehu času merať rýchlosť uhlovej polohy. Akcelerometer môže merať gravitačné zrýchlenie a pomocou goniometrickej matematiky je možné vypočítať uhol, pod ktorým je snímač umiestnený. Kombináciou dát akcelerometra a gyroskopu je možné získať informácie o orientácii senzora. Toto je možné použiť na kompenzáciu náklonu kompasu HMC5883L (na vykonanie).

Krátke inštruktážne videá v tomto návode podrobne vysvetlia, ako to funguje. Kalibračné postupy sú automatizované, takže úspech je zaručený. Teplota je k dispozícii v stupňoch Celzia (predvolené) alebo vo Fahrenheite.

Bavte sa !!

Krok 1: Výškomer

Výškomer využíva snímač barometrického tlaku MS5611. Nadmorskú výšku je možné určiť na základe merania atmosférického tlaku. Čím väčšia je nadmorská výška, tým nižší je tlak. Pri spustení výškomer používa predvolený tlak morskej hladiny 1013,25 mbar. Stlačením tlačidla na kolíku 21 sa tlak vo vašom mieste použije ako referencia. Takýmto spôsobom je možné približne zmerať, akú výšku má niečo (napr. Pri jazde autom do kopca).

V tomto projekte je použitý takzvaný "Hypsometrický vzorec". Tento vzorec používa teplotu na kompenzáciu merania.

float alt=((powf (zdroj / ((float) P / 100,0), 0,19022256) - 1,0) * ((float) TEMP / 100 + 273,15)) / 0,0065;

Viac o hypsometrickom vzorci nájdete tu:

Hypsometrický vzorec

Údaje zo kalibrácie z výrobného závodu a teplota snímača sa načítajú zo senzora MS5611 a aplikujú sa na kód, aby sa získali najpresnejšie merania. Počas testu som zistil, že snímač MS5611 je citlivý na prúdy vzduchu a rozdiely v intenzite svetla. Musí byť možné dosiahnuť lepšie výsledky ako v tomto inštruktážnom videu.

Krok 2: Diely

1 x mikrokontrolér Microchip 18f26k22 28-PIN PDIP

3 x 16-bitový expandér I/O MCP23017, 28-kolíkový SPDIP

48 x LED diódy 3 mm

1 x modul GY-86 so snímačmi MS5611, HMC5883L a MPU6050

1 x SH1106 OLED 128x64 I2C

1 x keramický kondenzátor 100nF

Rezistor 1 x 100 ohmov

Krok 3: Schéma zapojenia a PCB

Všetko sa zmestí na jednostranný plošný spoj. Nájdite tu súbory Eagle a Gerber, aby ste si ich mohli vyrobiť sami alebo sa obráťte na výrobcu PCB.

V aute používam LED kompas a výškomer a ako zdroj napájania používam rozhranie OBD2. Mikrokontrolér sa perfektne hodí do konektora.

Krok 4: Ako perfektne zarovnať diódy LED v kruhu za niekoľko sekúnd pomocou softvéru na navrhovanie plošných spojov Eagle

Túto skutočne peknú funkciu musíte vidieť v softvéri Eagle PCB Design Software, ktorý vám ušetrí hodiny práce. S touto funkciou Eagle môžete perfektne zarovnať LED diódy v kruhu za niekoľko sekúnd.

Stačí kliknúť na kartu „Súbor“a potom na „Spustiť ULP“. Odtiaľ kliknite na "cmd-draw.ulp". Vyberte „Presunúť“, „Stupeň stupňa“a „Kruh“. Do poľa „názov“zadajte názov prvej diódy LED. Nastavte súradnice stredu kruhu na mriežke v poliach „stredový súradník X“a „stredový súradník Y“. V tomto projekte je 48 LED diód, takže 360 delených 48 robí 7,5 pre pole „Krok uhla“. Polomer tohto kruhu je 1,4 palca. Stlačte Enter a máte perfektný kruh LED diód.

Krok 5: Proces kalibrácie kompasu

HMC5883L obsahuje 12 -bitový ADC, ktorý umožňuje presnosť smeru kompasu 1 až 2 stupne Celzia. Predtým, ako poskytne použiteľné údaje, je však potrebné ho kalibrovať. Aby bol tento projekt hladko spustený, existuje táto kalibračná metóda, ktorá poskytuje posunutie x a y. Nie je to najsofistikovanejšia metóda, ale pre tento projekt postačuje. Tento postup vás bude stáť iba niekoľko minút a prinesie pekné výsledky.

Načítaním a spustením tohto softvéru budete vedení týmto kalibračným procesom. OLED displej vám oznámi, kedy sa proces začne a kedy sa skončí. Tento kalibračný proces vás požiada, aby ste snímač otočili o 360 stupňov, pričom ho budete držať úplne plochý (horizontálne voči zemi). Namontujte ho na statív alebo niečo podobné. Ak to urobíte, keď ho držíte v ruke, nefunguje to. Na konci budú ofsety prezentované na OLED. Ak tento postup spustíte niekoľkokrát, musíte vidieť takmer rovnaké výsledky.

Zhromaždené údaje sú voliteľne dostupné aj cez port RS232 prostredníctvom kolíka 27 (9600 baudov). Stačí použiť terminálový program, ako je Putty, a zhromaždiť všetky údaje do súboru denníka. Tieto údaje je možné ľahko importovať do programu Excel. Odtiaľto môžete jednoduchšie vidieť, ako vyzerá ofset vášho HMC5883L.

Ofsety sú vložené do EEPROM mikrokontroléra. Tieto sa načítajú pri spustení softvéru kompas a výškomer, ktoré nájdete v kroku 7.

Krok 6: Kompenzujte magnetickú deklináciu vašej polohy

Existuje magnetický sever a geografický sever (severný pól). Váš kompas bude sledovať čiary magnetického poľa Zeme, takže ukážte na magnetický sever. Rozdiel medzi magnetickým severom a geografickým severom sa nazýva magnetická deklinácia. U mňa je deklinácia iba 1 stupeň a 22 minút, takže to nemá cenu kompenzovať. Na iných miestach môže byť táto deklinácia až 30 stupňov.

Nájdite magnetickú deklináciu vo svojom mieste

Ak to chcete kompenzovať (je voliteľné), môžete do EEPROM mikrokontroléra pridať deklináciu (stupne a minúty). Na mieste 0x20 môžete pridať stupne v podpísanej hexadecimálnej forme. Je podpísaná, pretože môže ísť aj o negatívnu deklináciu. Na mieste 0x21 môžete pridať minúty aj v hexadecimálnej forme.

Krok 7: Zostavte kód

Zostavte tento zdrojový kód a naprogramujte svoj mikrokontrolér. Tento kód sa kompiluje správne s kompilátorom MPLABX IDE v5.20 a XC8 v2.05 v režime C99 (zahrňte teda adresáre C99). K dispozícii je tiež hexadecimálny súbor, takže môžete vynechať postup kompilácie. Uistite sa, že zrušíte začiarknutie políčka „Údaje EEPROM povolené“, aby ste zabránili prepísaniu kalibračných údajov (pozri krok 5). Nastavte programátor na 3,3 voltu!

Pripojením kolíka 27 k zemi získate teplotu vo Fahrenheite.

Ďakujem Achimovi Döblerovi za jeho grafickú knižnicu µGUI

Druhé miesto v súťaži senzorov