Arduino Nano และ Visuino: แปลงการเร่งความเร็วเป็นมุมจากมาตรความเร่งและเซ็นเซอร์ Gyroscope MPU6050 I2C: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

เมื่อไม่นานมานี้ ฉันโพสต์บทช่วยสอนเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อ MPU9250 Accelerometer, Gyroscope และ Compass Sensor กับ Arduino Nano และตั้งโปรแกรมด้วย Visuino เพื่อส่งข้อมูลแพ็กเก็ตและแสดงบนขอบเขตและ Visual Instruments

มาตรความเร่งจะส่งแรงเร่ง X, Y และ Z อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งเราจำเป็นต้องแปลงแรงเป็นมุม X, Y, Z 3D เพื่อกำหนดการวางแนว 3 มิติของเซ็นเซอร์ มีเพียงไม่กี่คนที่ร้องขอบทช่วยสอนนี้ และในที่สุดฉันก็มีเวลาทำ

บางคนยังถามว่าคุณจะเชื่อมต่อและใช้ MPU6050 Accelerometer และ Gyroscope Sensor ได้อย่างไร ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้โมดูลนี้สำหรับบทช่วยสอนแทน MPU9250 ที่ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

ในบทช่วยสอนนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าการเชื่อมต่อ MPU6050 Accelerometer และ Gyroscope Sensor กับ Arduino Nano ทำได้ง่ายเพียงใด และตั้งโปรแกรมด้วย Visuino เพื่อแปลงการเร่งความเร็วเป็น 3D X, Y, Z Angle

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบ

1. บอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino หนึ่งตัว (ฉันใช้ Arduino Nano เพราะฉันมีอยู่ตัวหนึ่ง แต่ตัวอื่นก็ใช้ได้)
2. โมดูลเซ็นเซอร์วัดการหมุนวน MPU6050 หนึ่งโมดูล
3. สายจัมเปอร์หญิง-หญิง 4 เส้น

ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อ MPU6050 Accelerometer และ Gyroscope กับ Arduino

1. เชื่อมต่อ 5V VCC Power (สายสีแดง), กราวด์ (สายสีดำ), SCL (สายสีเหลือง) และ SDA (สายสีเขียว) เข้ากับโมดูล MPU6050 (ภาพที่ 1)
2. ต่อปลายอีกด้านของสายกราวด์ (สายสีดำ) เข้ากับกราวด์พินของบอร์ด Arduino Nano (ภาพที่ 2)
3. เชื่อมต่อปลายอีกด้านของสายไฟ 5V VCC (สายสีแดง) เข้ากับพินไฟ 5V ของบอร์ด Arduino Nano (ภาพที่ 2)
4. เชื่อมต่อปลายอีกด้านของสาย SDA (สายสีเขียว) เข้ากับ SDA/Analog pin 4 ของบอร์ด Arduino Nano (ภาพที่ 3)
5. เชื่อมต่อปลายอีกด้านของสาย SCL (สายสีเหลือง) เข้ากับ SCL/Analog pin 5 ของบอร์ด Arduino Nano (ภาพที่ 3)
6. ภาพที่ 4 แสดงตำแหน่งกราวด์, กำลังไฟ 5V, พิน SDA/อนาล็อก 4 และพิน SCL/อนาล็อก 5, พินของ Arduino Nano

ขั้นตอนที่ 3: เริ่ม Visuino และเลือก Arduino Board Type

ในการเริ่มต้นเขียนโปรแกรม Arduino คุณจะต้องติดตั้ง Arduino IDE จากที่นี่:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณติดตั้ง 1.6.7 หรือสูงกว่า มิฉะนั้น Instructable นี้จะไม่ทำงาน!

ต้องติดตั้ง Visuino: https://www.visuino.com ด้วย

1. เริ่ม Visuino ตามที่แสดงในภาพแรก
2. คลิกที่ปุ่ม "เครื่องมือ" บนส่วนประกอบ Arduino (ภาพที่ 1) ใน Visuino
3. เมื่อไดอะล็อกปรากฏขึ้น ให้เลือก Arduino Nano ดังแสดงในภาพที่ 2

ขั้นตอนที่ 4: ใน Visuino: เพิ่มและเชื่อมต่อ MPU9650 และการเร่งความเร็วไปยังส่วนประกอบมุม

ก่อนอื่นเราต้องเพิ่มส่วนประกอบเพื่อควบคุมเซ็นเซอร์ MPU6050 และแปลงการเร่งความเร็ว X, Y, Z เป็น 3D X, Y, Z Angle:

1. พิมพ์ "6050" ในช่อง Filter ของ Component Toolbox จากนั้นเลือกส่วนประกอบ "Accelerometer Gyroscope MPU6000/MPU6050 I2C" (ภาพที่ 1) และวางลงในพื้นที่ออกแบบ (ภาพที่ 2)
2. พิมพ์ "มุม" ในกล่องตัวกรองของกล่องเครื่องมือส่วนประกอบ จากนั้นเลือกส่วนประกอบ "การเร่งความเร็วไปที่มุม" (ภาพที่ 2) และวางลงในพื้นที่ออกแบบ (ภาพที่ 3)
3. คลิกในกล่อง "ออก" ของกล่อง "มาตรความเร่ง" ที่มีหมุดเร่งความเร็ว X, Y, X ของส่วนประกอบ AccelerometerGyroscope1 เพื่อเริ่มเชื่อมต่อหมุดออกทั้งหมดพร้อมกัน (ภาพที่ 3)
4. เลื่อนเมาส์ไปที่พินอินพุต "X" ของกล่อง "ใน" ของคอมโพเนนต์ AccelerationToAngle1 Visuino จะกระจายสายไฟโดยอัตโนมัติเพื่อให้เชื่อมต่อกับหมุดที่เหลือได้อย่างถูกต้อง (ภาพที่ 3)
5. เชื่อมต่อพิน "ออก" ของส่วนประกอบ AccelerometerGyroscope1 เข้ากับพิน "เข้า" ของช่อง I2C ของส่วนประกอบ Arduino (ภาพที่ 4)

ขั้นตอนที่ 5: ใน Visuino: เพิ่ม Packet Component และ Set Header Marker

ในการส่งข้อมูลช่องสัญญาณทั้งหมดผ่านพอร์ตอนุกรมจาก Arduino เราสามารถใช้ส่วนประกอบ Packet เพื่อแพ็คเก็ตช่องสัญญาณเข้าด้วยกัน และแสดงในขอบเขตและมาตรวัดใน Visuino:

1. พิมพ์ "packet" ในช่อง Filter ของ Component Toolbox จากนั้นเลือกส่วนประกอบ "Sine Analog Generator" (ภาพที่ 1) และวางลงในพื้นที่ออกแบบ
2. ใน Properties ให้ขยายคุณสมบัติ "Head Marker" (ภาพที่ 2)
3. ในคุณสมบัติคลิกที่ปุ่ม "…" (ภาพที่ 2)
4. ในตัวแก้ไข Bytes ให้พิมพ์ตัวเลขบางตัว เช่น 55 55 (ภาพที่ 3)
5. คลิกที่ปุ่ม OK เพื่อยืนยันและปิดตัวแก้ไข

ขั้นตอนที่ 6: ใน Visuino: เพิ่ม 3 Binary Analog Elements ไปยัง Packet Component และเชื่อมต่อ

1. คลิกที่ปุ่ม "เครื่องมือ" ขององค์ประกอบ Packet1 (ภาพที่ 1)
2. ในตัวแก้ไข "องค์ประกอบ" เลือกองค์ประกอบ "ไบนารีอนาล็อก" จากนั้นคลิกที่ปุ่ม "+" 3 ครั้ง (ภาพที่ 2) เพื่อเพิ่ม 3 องค์ประกอบอะนาล็อก (ภาพที่ 3)
3. คลิกในกล่อง "ออก" ของกล่อง "มาตรความเร่ง" ที่มีหมุดของส่วนประกอบ AccelerationToAngle1 เพื่อเริ่มเชื่อมต่อหมุดออกทั้งหมดพร้อมกัน (ภาพที่ 4)
4. เลื่อนเมาส์ไปที่พิน "ใน" ขององค์ประกอบ "Elements. Analog(Binary)1" ขององค์ประกอบ Packet1 Visuino จะกระจายสายไฟโดยอัตโนมัติเพื่อให้เชื่อมต่อกับหมุดที่เหลือได้อย่างถูกต้อง (ภาพที่ 4)
5. เชื่อมต่อพินเอาต์พุต "Out" ของส่วนประกอบ Packet1 กับพินอินพุต "In" ของช่อง "Serial[0]" ของส่วนประกอบ "Arduino" (ภาพที่ 5)

ขั้นตอนที่ 7: สร้าง คอมไพล์ และอัปโหลดโค้ด Arduino

1. ใน Visuino ให้กด F9 หรือคลิกที่ปุ่มที่แสดงในรูปที่ 1 เพื่อสร้างโค้ด Arduino และเปิด Arduino IDE
2. ใน Arduino IDE ให้คลิกที่ปุ่ม Upload เพื่อคอมไพล์และอัพโหลดโค้ด (ภาพที่ 2)

ขั้นตอนที่ 8: และเล่น…

คุณสามารถดู MPU6050 Accelerometer และ Gyroscope Sensor ที่เชื่อมต่อและใช้งานอยู่ในภาพที่ 1

1. ใน Visuino เลือก Serial Port จากนั้นคลิกที่ช่อง "Format:" แบบเลื่อนลงและเลือก Packet1 (ภาพที่ 2)
2. คลิกที่ปุ่ม "เชื่อมต่อ" (ภาพที่ 2)
3. หากคุณเลือกแท็บ "ขอบเขต" คุณจะเห็นขอบเขตที่วาดมุม X, Y, Z เมื่อเวลาผ่านไป (ภาพที่ 3)
4. หากคุณเลือกแท็บ "เครื่องมือ" คุณจะเห็นมาตรวัดแสดงข้อมูลเดียวกัน (ภาพที่ 4)

คุณสามารถดูการทำงานของเซ็นเซอร์ได้ในวิดีโอ

ยินดีด้วย! คุณได้สร้างโครงการ Visuino ที่แปลงการเร่งความเร็วเป็นมุมจากมาตรความเร่ง MPU6050 และเซ็นเซอร์ไจโรสโคป

ในรูปที่ 5 คุณสามารถดูไดอะแกรม Visuino ทั้งหมดได้

สิ่งที่แนบมาด้วยคือโครงการ Visuino ที่ฉันสร้างขึ้นสำหรับคำแนะนำนี้ ดาวน์โหลดและเปิดได้ใน Visuino: