การวัดความเร่งโดยใช้ ADXL345 และ Raspberry Pi: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ADXL345 เป็นมาตรความเร่งแบบ 3 แกนที่มีขนาดเล็ก บาง และใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ พร้อมการวัดความละเอียดสูง (13 บิต) ที่สูงถึง ±16 กรัม ข้อมูลเอาท์พุตดิจิตอลมีรูปแบบเป็นส่วนประกอบสองส่วน 16 บิต และสามารถเข้าถึงได้ผ่านอินเทอร์เฟซดิจิตอล I2 C มันวัดความเร่งคงที่ของแรงโน้มถ่วงในการใช้งานการตรวจจับการเอียง รวมถึงการเร่งความเร็วแบบไดนามิกที่เกิดจากการเคลื่อนไหวหรือการกระแทก ความละเอียดสูง (3.9 มก./LSB) ช่วยให้สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงความเอียงได้น้อยกว่า 1.0 °

ในบทช่วยสอนนี้ มีการสาธิตการเชื่อมต่อโมดูลเซ็นเซอร์ ADXL345 กับ raspberry pi และแสดงการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาไพ ธ อนด้วย ในการอ่านค่าความเร่งใน 3 แกนทั้งหมด เราได้ใช้ raspberry pi กับอะแดปเตอร์ I2C อะแดปเตอร์ I2C นี้ทำให้การเชื่อมต่อกับโมดูลเซ็นเซอร์ทำได้ง่ายและเชื่อถือได้มากขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น:

วัสดุที่เราต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายประกอบด้วยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:

1. ADXL345

2. ราสเบอร์รี่ปี่

3. สายเคเบิล I2C

4. I2C Shield สำหรับราสเบอร์รี่ pi

5. สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 2: การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:

ส่วนการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์โดยทั่วไปจะอธิบายการเชื่อมต่อสายไฟที่จำเป็นระหว่างเซ็นเซอร์และราสเบอร์รี่ pi ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานในขณะที่ทำงานกับระบบใด ๆ สำหรับเอาต์พุตที่ต้องการ ดังนั้น การเชื่อมต่อที่จำเป็นมีดังนี้:

ADXL345 จะทำงานมากกว่า I2C นี่คือตัวอย่างไดอะแกรมการเดินสาย ซึ่งสาธิตวิธีเชื่อมต่อแต่ละอินเทอร์เฟซของเซ็นเซอร์

นอกกรอบ บอร์ดได้รับการกำหนดค่าสำหรับอินเทอร์เฟซ I2C ดังนั้นเราขอแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อนี้หากคุณไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า

สิ่งที่คุณต้องมีคือสี่สาย! ต้องใช้พิน Vcc, Gnd, SCL และ SDA เพียงสี่การเชื่อมต่อเท่านั้น และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล I2C

การเชื่อมต่อเหล่านี้แสดงให้เห็นในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: รหัสสำหรับการวัดความเร่ง:

ข้อดีของการใช้ raspberry pi คือ ให้ความยืดหยุ่นของภาษาการเขียนโปรแกรมที่คุณต้องการตั้งโปรแกรมบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของบอร์ดนี้ เรากำลังสาธิตการเขียนโปรแกรมในไพ ธ อนที่นี่ รหัสหลามสำหรับ ADXL345 สามารถดาวน์โหลดได้จากชุมชน github ของเราที่ควบคุมทุกอย่างในชุมชน

เพื่อความสะดวกของผู้ใช้ เรากำลังอธิบายรหัสที่นี่ด้วย:

ในขั้นแรกของการเข้ารหัส คุณต้องดาวน์โหลดไลบรารี smbus ในกรณีของ python เนื่องจากไลบรารีนี้รองรับฟังก์ชันที่ใช้ในโค้ด ดังนั้น หากต้องการดาวน์โหลดห้องสมุด คุณสามารถไปที่ลิงก์ต่อไปนี้:

pypi.python.org/pypi/smbus-cffi/0.5.1

คุณสามารถคัดลอกโค้ดหลามที่ใช้งานได้สำหรับเซ็นเซอร์นี้จากที่นี่ด้วย:

นำเข้า smbus

เวลานำเข้า

# รับ I2C busbus = smbus. SMBus(1)

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# เลือกการลงทะเบียนอัตราแบนด์วิดท์ 0x2C (44)

# 0x0A(10) โหมดปกติ, อัตราข้อมูลขาออก = 100 Hz

bus.write_byte_data(0x53, 0x2C, 0x0A)

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# เลือกรีจิสเตอร์ควบคุมกำลัง 0x2D(45)

# 0x08(08) ปิดใช้งานการนอนหลับอัตโนมัติ

bus.write_byte_data(0x53, 0x2D, 0x08)

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# เลือกรูปแบบข้อมูลลงทะเบียน 0x31 (49)

# 0x08(08) ปิดใช้งานการทดสอบตัวเอง, อินเทอร์เฟซ 4 สาย

# ความละเอียดเต็มที่ ช่วง = +/-2g

bus.write_byte_data(0x53, 0x31, 0x08)

เวลานอน(0.5)

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x32 (50), 2 ไบต์

# แกน X LSB, แกน X MSB

data0 = bus.read_byte_data(0x53, 0x32)

data1 = bus.read_byte_data(0x53, 0x33)

# แปลงข้อมูลเป็น 10 บิต

xAccl = ((data1 & 0x03) * 256) + data0

ถ้า xAccl > 511:

xAccl -= 1024

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x34 (52), 2 ไบต์

# แกน Y LSB, แกน Y MSB

data0 = bus.read_byte_data(0x53, 0x34)

data1 = bus.read_byte_data(0x53, 0x35)

# แปลงข้อมูลเป็น 10 บิต

yAccl = ((data1 & 0x03) * 256) + data0

ถ้า yAccl > 511:

yAccl -= 1024

# ADXL345 ที่อยู่ 0x53 (83)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x36 (54), 2 ไบต์

# แกน Z LSB, แกน Z MSB

data0 = bus.read_byte_data(0x53, 0x36)

data1 = bus.read_byte_data(0x53, 0x37)

# แปลงข้อมูลเป็น 10 บิต

zAccl = ((data1 & 0x03) * 256) + data0

ถ้า zAccl > 511:

zAccl -= 1024

# ส่งออกข้อมูลไปยังหน้าจอ

พิมพ์ "ความเร่งในแกน X: %d" %xAccl

พิมพ์ "ความเร่งในแกน Y: %d" %yAccl

พิมพ์ "ความเร่งในแกน Z: %d" %zAccl

ส่วนของรหัสที่กล่าวถึงด้านล่างประกอบด้วยไลบรารีที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการรหัสหลามที่ถูกต้อง

นำเข้า smbusimport เวลา

รหัสสามารถดำเนินการได้โดยพิมพ์คำสั่งที่กล่าวถึงด้านล่างในพรอมต์คำสั่ง

$> python ADXL345.py

เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ยังแสดงในภาพด้านบนสำหรับการอ้างอิงของผู้ใช้

ขั้นตอนที่ 4: การใช้งาน:

ADXL345 เป็นมาตรความเร่งแบบ 3 แกนขนาดเล็ก บาง ใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ ซึ่งสามารถใช้ในเครื่องโทรศัพท์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ฯลฯ แอปพลิเคชันนี้ยังรวมถึงอุปกรณ์เล่นเกมและอุปกรณ์ชี้ตำแหน่ง เครื่องมือวัดทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์นำทางส่วนบุคคล และการป้องกันฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD)