การสอบเทียบแมกนีโตมิเตอร์แบบแข็งและอ่อนแบบง่าย: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

หากงานอดิเรกของคุณคือ RC, โดรน, หุ่นยนต์, อิเล็กทรอนิกส์, เติมความเป็นจริงหรือคล้ายกัน ไม่ช้าก็เร็ว คุณจะได้พบกับงานการสอบเทียบเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก โมดูลแมกนีโตมิเตอร์ใด ๆ จะต้องถูกปรับเทียบ เนื่องจากการวัดสนามแม่เหล็กอาจมีการบิดเบือนบางอย่าง การบิดเบือนเหล่านี้มีสองประเภท: การบิดเบือนของเหล็กแข็งและการบิดเบือนของเหล็กอ่อน คุณสามารถหาทฤษฎีเกี่ยวกับการบิดเบือนเหล่านี้ได้ที่นี่ เพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ คุณควรสอบเทียบแมกนิโตมิเตอร์สำหรับการบิดเบือนของเหล็กแข็งและอ่อน คำแนะนำนี้อธิบายวิธีง่าย ๆ ในการทำ

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ

ฮาร์ดแวร์:

• โมดูลเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก HMC5883L
• บอร์ด Arduino Mega 2560

*แต่คุณสามารถนำคำแนะนำนี้ไปใช้กับโมดูลแมกนีโตมิเตอร์อื่นหรือบอร์ด Arduino ได้อย่างง่ายดาย

ซอฟต์แวร์:

• MagMaster
• MagViewer

เฟิร์มแวร์:

Arduino Sketch

*ภาพร่างนี้เขียนขึ้นสำหรับโมดูล HMC5883L แต่คุณสามารถนำไปใช้กับโมดูลของคุณได้อย่างง่ายดาย

คนอื่น:

• กล่องกระดาษ
• เขียงหั่นขนม
• สายไฟ

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างกล่องสอบเทียบ

สำหรับกระบวนการสอบเทียบคุณควรทำกล่องสอบเทียบพิเศษ (ภาพที่ 2.1) ในการทำสิ่งนี้ ฉันใช้กล่องกระดาษ แต่คุณสามารถใช้กล่องพลาสติก แท่งไม้ หรืออย่างอื่นก็ได้ คุณควรเข้าร่วมโมดูลแมกนีโตมิเตอร์กับกล่อง (เช่น ด้วยกาว) ดังแสดงในภาพที่ 2.1 บนใบหน้าของกล่อง คุณควรวาดระบบพิกัดตามระบบพิกัดของโมดูลสนามแม่เหล็ก

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อไฟฟ้า

เชื่อมต่อโมดูลแมกนีโตมิเตอร์และบอร์ด Arduino ดังแสดงในภาพที่ 3.1 โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าของโมดูลแมกนีโตมิเตอร์สามารถเป็น 3, 3 V (เช่นในกรณีของฉันกับรุ่น HMC5883L GY-273)

ขั้นตอนที่ 4: การติดตั้งซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์

ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์ที่นี่ ไฟล์เก็บถาวรนี้มีไฟล์:

• MagMaster.exe - โปรแกรมสอบเทียบสนามแม่เหล็ก
• MagViewer.exe - โปรแกรมสร้างภาพการวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
• Arduino_Code - ภาพร่าง Arduino สำหรับกระบวนการสอบเทียบ
• Arduino_Test_Results - ภาพร่าง Arduino สำหรับการทดสอบผลการสอบเทียบ
• Arduino_Radius_Stabilization - ร่าง Arduino สำหรับการทดสอบผลการสอบเทียบด้วยอัลกอริธึมการรักษาเสถียรภาพของรัศมีทรงกลม
• ไฟล์ MagMaster และไฟล์ MagViewer - ไฟล์ระบบสำหรับ MagMaster.exe และ MagViewer.exe

คัดลอกไฟล์ทั้งหมดเหล่านี้ไปยังโฟลเดอร์ใดก็ได้ อัปโหลดภาพร่าง "Arduino_Code" ไปยังบอร์ด Arduino ภาพสเก็ตช์ Arduino นี้ต้องการไลบรารี่ HMC5883L คัดลอกโฟลเดอร์ "HMC5883L" (วางไว้ในโฟลเดอร์ "Arduino_Code") ไปยังโฟลเดอร์ "C:\Program Files\Arduino\libraries" ก่อนทำการอัพโหลดแบบร่าง

ขั้นตอนที่ 5: การปรับเทียบ

บทนำ

การสอบเทียบของเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กเป็นกระบวนการในการรับเมทริกซ์การแปลงและอคติ

เพื่อให้ได้การวัดที่ปรับเทียบแล้วของสนามแม่เหล็ก คุณควรใช้เมทริกซ์การแปลงและอคติในโปรแกรมของคุณ ในอัลกอริธึมของคุณ คุณควรใช้อคติกับเวกเตอร์ของข้อมูลแมกนีโตมิเตอร์ที่ไม่ได้สอบเทียบ (พิกัด X, Y, Z) แล้วคูณเมทริกซ์การแปลงด้วยเวกเตอร์ที่เป็นผลลัพธ์นี้ (ภาพที่ 5.4) คุณสามารถค้นหาอัลกอริทึม C ของการคำนวณเหล่านี้ได้ในแบบร่าง "Arduino_Test_Results" และ "Arduino_Radius_Stabilization"

กระบวนการสอบเทียบ

เรียกใช้ MagMaster.exe และเลือกพอร์ตอนุกรมของบอร์ด Arduino สตริงสีเขียวบนหน้าต่างโปรแกรมระบุพิกัดของเวกเตอร์แมกนีโตมิเตอร์ (ภาพที่ 5.1)

วางโมดูลเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก (กล่องสอบเทียบพร้อมโมดูลเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก) ตามที่แสดงในรูปภาพ 5.2.1 และคลิกปุ่ม "จุด 0" ของกล่องกลุ่ม "แกน X+" โปรดทราบว่ากล่องสอบเทียบไม่อยู่กับที่เมื่อเทียบกับระนาบแนวนอนคงที่ จากนั้นวางแมกนีโตมิเตอร์ตามภาพที่ 5.2.2 แล้วคลิกปุ่ม "Point 180" ของกล่องกลุ่ม "Axis X+" เป็นต้น คุณควรทำดังนี้ (ดูรูปที่ 5.3 ด้วย):

• รูปภาพ 5.2.1: "จุด 0", "แกน X+"
• รูปภาพ 5.2.2: "จุด 180", "แกน X+"
• รูปภาพ 5.2.3: "Point 0", "Axis X-"
• รูปภาพ 5.2.4: "จุด 180", "แกน X-"
• รูปภาพ 5.2.5: "จุด 0", "แกน Y+"
• รูปภาพ 5.2.6: "จุด 180", "แกน Y+"
• รูปภาพ 5.2.7: "จุด 0", "แกน Y-"
• รูปภาพ 5.2.8: "จุด 180", "แกน Y-"
• รูปที่ 5.2.9: "Point 0", "Axis Z+"
• ภาพที่ 5.2.10: "Point 180", "Axis Z+"
• ภาพที่ 5.2.11: "Point 0", "Axis Z-"
• ภาพที่ 5.2.12: "จุด 180", "แกน Z-"

คุณควรกรอกตาราง หลังจากนั้นคลิก "คำนวณเมทริกซ์การแปลงและอคติ" และรับเมทริกซ์การแปลงและอคติ (ภาพที่ 5.3)

มีเมทริกซ์การแปลงและอคติ! การสอบเทียบเสร็จสมบูรณ์!

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบและการแสดงภาพ

การแสดงภาพการวัดที่ไม่ได้สอบเทียบ

อัปโหลดภาพร่าง "Arduino_Code" ไปยังบอร์ด Arduino เรียกใช้ MagViewer.exe เลือกพอร์ตอนุกรมของบอร์ด Arduino (อัตรา boud ของพอร์ตซีเรียลควรเป็น 9600 bps) แล้วคลิก "เรียกใช้ MagViewer" ตอนนี้คุณสามารถดูพิกัดของเวกเตอร์ข้อมูลสนามแม่เหล็กในพื้นที่ 3 มิติได้แบบเรียลไทม์ (รูปภาพ 6.1, วิดีโอ 6.1, 6.2) การวัดเหล่านี้ไม่ได้รับการสอบเทียบ

การแสดงภาพการวัดที่ปรับเทียบแล้ว

แก้ไขภาพร่าง "Arduino_Radius_Stabilization" แทนที่เมทริกซ์การแปลงเริ่มต้นและข้อมูลอคติด้วยข้อมูลที่คุณได้รับระหว่างข้อมูลการปรับเทียบ (เมทริกซ์การแปลงและอคติของคุณ) อัปโหลดภาพร่าง "Arduino_Radius_Stabilization" ไปยังบอร์ด Arduino เรียกใช้ MagViewer.exe เลือกพอร์ตอนุกรม (อัตรา boud คือ 9600 bps) คลิก "เรียกใช้ MagViewer" ตอนนี้คุณสามารถดูการวัดที่ปรับเทียบแล้วในพื้นที่ 3 มิติในแบบเรียลไทม์ (รูปภาพ 6.2, วิดีโอ 6.3, 6.4)

ด้วยการใช้ภาพสเก็ตช์เหล่านี้ คุณสามารถเขียนอัลกอริทึมสำหรับโปรเจ็กต์เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กได้อย่างง่ายดายด้วยการวัดที่ปรับเทียบแล้ว!