Arduino Nano a Visuino: Previesť zrýchlenie na uhol z akcelerometra a gyroskopu Snímač MPU6050 I2C: 8 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Pred chvíľou som zverejnil návod, ako môžete k Arduino Nano pripojiť akcelerometer, gyroskop a snímač kompasu MPU9250 a naprogramovať ho pomocou programu Visuino tak, aby odosielal paketové údaje a zobrazoval ich na prístroji Scope and Visual Instruments.

Akcelerometer vysiela sily zrýchlenia X, Y a Z. Často však potrebujeme previesť sily na 3D uhol X, Y, Z, aby sme určili 3D orientáciu senzora. Pomerne málo ľudí požiadalo o takýto návod a nakoniec som si našiel čas na jeho zvládnutie.

Niektorí ľudia sa pýtali aj na to, ako je možné pripojiť a používať akcelerometer a gyroskopický senzor MPU6050, a preto som sa rozhodol použiť tento modul na výukový program namiesto zložitejšieho a drahšieho MPU9250.

V tomto návode vám ukážem, aké jednoduché je pripojiť akcelerometer a gyroskopický senzor MPU6050 k Arduino Nano a naprogramovať ho pomocou Visuino na prevod zrýchlenia na uhol 3D X, Y, Z.

Krok 1: Komponenty

1. Jedna doska kompatibilná s Arduino (používam Arduino Nano, pretože jednu mám, ale každá iná bude v poriadku)
2. Jeden modul snímača gyroskopu MPU6050
3. 4 prepojovacie vodiče Žena-Žena

Krok 2: Pripojte akcelerometer a gyroskop MPU6050 k Arduinu

1. Pripojte 5V VCC napájanie (červený vodič), uzemnenie (čierny vodič), SCL (žltý vodič) a SDA (zelený vodič) k modulu MPU6050 (obrázok 1)
2. Druhý koniec uzemňovacieho vodiča (čierny vodič) zapojte do uzemňovacieho kolíka dosky Arduino Nano (obrázok 2)
3. Druhý koniec napájacieho vodiča 5V VCC (červený vodič) zapojte do napájacieho kolíka 5V dosky Arduino Nano (obrázok 2)
4. Druhý koniec drôtu SDA (zelený vodič) zapojte do konektora SDA/analógového konektora 4 na doske Arduino Nano (obrázok 3)
5. Pripojte druhý koniec drôtu SCL (žltý vodič) k SCL/analógovému kolíku 5 dosky Arduino Nano (obrázok 3)
6. Obrázok 4 ukazuje, kde sú kolíky Ground, 5V Power, SDA/analógový pin 4 a SCL/analógový pin 5, kolíky Arduino Nano

Krok 3: Spustite Visuino a vyberte typ dosky Arduino

Ak chcete začať programovať Arduino, budete musieť mať nainštalované Arduino IDE tu:

Uistite sa, že inštalujete 1.6.7 alebo vyšší, inak tento návod nebude fungovať!

Je tiež potrebné nainštalovať Visuino:

1. Spustite Visuino, ako je znázornené na prvom obrázku
2. Kliknite na tlačidlo „Nástroje“na komponente Arduino (obrázok 1) vo Visuine
3. Keď sa zobrazí dialógové okno, vyberte Arduino Nano, ako je znázornené na obrázku 2

Krok 4: Vo Visuine: Pridajte a pripojte MPU9650 a zrýchlenie k uhlovým komponentom

Najprv musíme pridať komponenty na ovládanie snímača MPU6050 a previesť zrýchlenie X, Y, Z na uhol 3D X, Y, Z:

1. Do poľa Filter na paneli nástrojov súčiastky zadajte „6050“, potom vyberte komponent „Akcelerometerový gyroskop MPU6000/MPU6050 I2C“(obrázok 1) a umiestnite ho do oblasti návrhu (obrázok 2)
2. Do poľa Filter na paneli nástrojov súčiastky zadajte „uhol“, potom vyberte komponent „Zrýchlenie do uhla“(obrázok 2) a umiestnite ho do oblasti návrhu (obrázok 3)
3. Kliknutím na pole „Out“v poli „Accelerometer“obsahujúceho akceleračné kolíky X, Y, X komponentu AccelerometerGyroscope1 spustíte pripojenie všetkých výstupných kolíkov naraz (obrázok 3)
4. Prejdite myšou nad vstupný kolík „X“poľa „In“komponentu AccelerationToAngle1. Visuino automaticky roztiahne vodiče, aby sa správne spojili so zvyškom kolíkov (obrázok 3)
5. Pripojte kolík „Out“komponentu AccelerometerGyroscope1 k kolíku „In“na kanáli I2C komponentu Arduino (obrázok 4)

Krok 5: Vo Visuine: Pridajte komponent paketu a nastavte značku hlavičky

Na odoslanie všetkých údajov kanálov cez sériový port z Arduina môžeme použiť komponent Packet na zabalenie kanálov dohromady a ich zobrazenie v rozsahu a meradlách vo Visuine:

1. Do poľa Filter v nástrojovej lište nástrojov zadajte „paket“, potom vyberte komponent „Sínový analógový generátor“(obrázok 1) a vložte ho do oblasti návrhu.
2. Vo vlastnostiach rozbaľte vlastnosť „Head Marker“(obrázok 2)
3. Vo vlastnostiach kliknite na tlačidlo „…“(obrázok 2)
4. Do editora bajtov zadajte niekoľko čísel, napríklad 55 55 (obrázok 3)
5. Kliknutím na tlačidlo OK potvrdíte a zatvoríte editor

Krok 6: Vo Visuine: Pridajte 3 binárne analógové prvky k paketovému komponentu a spojte ich

1. Kliknite na tlačidlo „Nástroje“na komponente Packet1 (obrázok 1)
2. V editore „Prvky“vyberte prvok „Binárny analóg“a potom trikrát kliknite na tlačidlo „+“(obrázok 2), aby ste pridali 3 analógové prvky (obrázok 3)
3. Kliknutím na pole „Out“v poli „Accelerometer“obsahujúceho kolíky komponentu AccelerationToAngle1 spustíte pripojenie všetkých výstupných pinov naraz (obrázok 4)
4. Umiestnite myš na kolík „In“prvku „Elements. Analog (Binary) 1“komponentu Packet1. Visuino automaticky roztiahne vodiče, aby sa správne spojili so zvyškom kolíkov (obrázok 4)
5. Pripojte výstupný kolík „Out“komponentu Packet1 k vstupnému kolíku „In“kanála „Serial [0]“komponentu „Arduino“(obrázok 5)

Krok 7: Generujte, kompilujte a nahrajte kód Arduino

1. Vo Visuine vygenerujte kód Arduino stlačením klávesu F9 alebo kliknutím na tlačidlo zobrazené na obrázku 1 a otvorte Arduino IDE
2. V Arduino IDE kliknite na tlačidlo Nahrať a zostavte a nahrajte kód (obrázok 2)

Krok 8: A hrajte…

Pripojený a spustený akcelerometer MPU6050 a snímač gyroskopu môžete vidieť na obrázku 1.

1. V programe Visuino vyberte sériový port a potom kliknite na rozbaľovacie pole „Formátovať“a vyberte paket 1 (obrázok 2).
2. Kliknite na tlačidlo „Pripojiť“(obrázok 2)
3. Ak vyberiete kartu „Rozsah“, uvidíte, ako rozsah v priebehu času vykresľuje uhly X, Y, Z (obrázok 3)
4. Ak vyberiete kartu „Nástroje“, uvidíte merače, ktoré zobrazujú rovnaké informácie (obrázok 4)

Senzor v prevádzke môžete vidieť na videu.

Gratulujem Vytvorili ste projekt Visuino, ktorý prevádza zrýchlenie na uhol z akcelerometra MPU6050 a gyroskopu.

Na obrázku 5 môžete vidieť kompletný diagram Visuino.

Tiež je pripojený projekt Visuino, ktorý som vytvoril pre tento Instructable. Môžete si ho stiahnuť a otvoriť v programe Visuino: