Đo lường khả năng tăng tốc bằng ADXL345 và Raspberry Pi: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

ADXL345 là một máy đo gia tốc 3 trục nhỏ, mỏng, công suất cực thấp, có độ phân giải cao (13-bit) với phép đo lên đến ± 16 g. Dữ liệu đầu ra kỹ thuật số được định dạng dưới dạng bổ sung 16 bit hai chiều và có thể truy cập thông qua giao diện kỹ thuật số I2 C. Đo gia tốc tĩnh của trọng lực trong các ứng dụng cảm biến độ nghiêng, cũng như gia tốc động do chuyển động hoặc sốc. Độ phân giải cao của nó (3,9 mg / LSB) cho phép đo các thay đổi độ nghiêng nhỏ hơn 1,0 °.

Trong hướng dẫn này, giao diện của mô-đun cảm biến ADXL345 với raspberry pi được minh họa và cách lập trình của nó bằng ngôn ngữ python cũng đã được minh họa. Để đọc các giá trị của gia tốc trên tất cả 3 trục, chúng tôi đã sử dụng raspberry pi với bộ điều hợp I2C. Bộ điều hợp I2C này giúp kết nối với mô-đun cảm biến dễ dàng và đáng tin cậy hơn.

Bước 1: Yêu cầu phần cứng:

Các tài liệu mà chúng tôi cần để hoàn thành mục tiêu của mình bao gồm các thành phần phần cứng sau:

1. ADXL345

2. Raspberry Pi

3. Cáp I2C

4. I2C Shield cho raspberry pi

5. Cáp Ethernet

Bước 2: Kết nối phần cứng:

Phần kết nối phần cứng về cơ bản giải thích các kết nối dây cần thiết giữa cảm biến và pi raspberry. Đảm bảo các kết nối chính xác là điều cần thiết cơ bản trong khi làm việc trên bất kỳ hệ thống nào để có kết quả đầu ra mong muốn. Vì vậy, các kết nối cần thiết như sau:

ADXL345 sẽ hoạt động trên I2C. Đây là sơ đồ đấu dây ví dụ, minh họa cách đấu dây cho từng giao diện của cảm biến.

Ngoài ra, bo mạch được định cấu hình cho giao diện I2C, vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng kết nối này nếu bạn không có kiến thức khác.

Tất cả những gì bạn cần là bốn dây! Chỉ cần bốn kết nối là chân Vcc, Gnd, SCL và SDA và chúng được kết nối với sự trợ giúp của cáp I2C.

Các kết nối này được thể hiện trong các hình trên.

Bước 3: Mã Đo lường Gia tốc:

Lợi thế của việc sử dụng raspberry pi là cung cấp cho bạn sự linh hoạt của ngôn ngữ lập trình mà bạn muốn lập trình bo mạch để giao diện cảm biến với nó. Khai thác lợi thế này của bảng này, chúng tôi đang trình diễn ở đây lập trình của nó trong python. Bạn có thể tải xuống mã python cho ADXL345 từ cộng đồng github của chúng tôi, đó là Cộng đồng Kiểm soát Mọi thứ.

Cũng như để người dùng dễ dàng sử dụng, chúng tôi cũng giải thích mã ở đây:

Là bước đầu tiên của quá trình viết mã, bạn cần tải xuống thư viện smbus trong trường hợp là python, vì thư viện này hỗ trợ các chức năng được sử dụng trong mã. Vì vậy, để tải thư viện, bạn có thể truy cập liên kết sau:

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

Bạn cũng có thể sao chép mã python đang hoạt động cho cảm biến này từ đây:

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

# Nhận busbus I2C = smbus. SMBus (1)

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Chọn thanh ghi tốc độ băng thông, 0x2C (44)

# 0x0A (10) Chế độ bình thường, Tốc độ dữ liệu đầu ra = 100 Hz

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

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Chọn thanh ghi điều khiển công suất, 0x2D (45)

# 0x08 (08) Tắt Tự động Ngủ

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

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Chọn thanh ghi định dạng dữ liệu, 0x31 (49)

# 0x08 (08) Đã tắt tính năng tự kiểm tra, giao diện 4 dây

# Độ phân giải đầy đủ, Phạm vi = +/- 2g

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

time.sleep (0,5)

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x32 (50), 2 byte

# X-Axis LSB, X-Axis MSB

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

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

# Chuyển đổi dữ liệu thành 10-bit

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

nếu xAccl> 511:

xAccl - = 1024

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x34 (52), 2 byte

# Y-Axis LSB, Y-Axis MSB

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

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

# Chuyển đổi dữ liệu thành 10-bit

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

nếu yAccl> 511:

yAccl - = 1024

Địa chỉ # ADXL345, 0x53 (83)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x36 (54), 2 byte

# Z-Axis LSB, Z-Axis MSB

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

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

# Chuyển đổi dữ liệu thành 10-bit

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

nếu zAccl> 511:

zAccl - = 1024

# Xuất dữ liệu ra màn hình

in "Gia tốc theo Trục X:% d"% xAccl

print "Gia tốc theo trục Y:% d"% yAccl

in "Gia tốc theo Trục Z:% d"% zAccl

Phần mã được đề cập bên dưới bao gồm các thư viện cần thiết để thực thi đúng mã python.

nhập smbusimport time

Mã có thể được thực thi bằng cách gõ lệnh được đề cập bên dưới trong dấu nhắc lệnh.

$> python ADXL345.py

Đầu ra của cảm biến cũng được hiển thị trong hình trên để người dùng tham khảo.

Bước 4: Ứng dụng:

ADXL345 là một máy đo gia tốc 3 trục nhỏ, mỏng, công suất cực thấp, có thể được sử dụng trong Thiết bị cầm tay, Thiết bị đo đạc y tế, v.v. Ứng dụng của nó cũng bao gồm Thiết bị chơi game và trỏ, Thiết bị đo công nghiệp, Thiết bị định vị cá nhân và Bảo vệ ổ đĩa cứng (HDD).