Hiệu chuẩn từ kế sắt mềm và cứng dễ dàng: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Nếu sở thích của bạn là RC, máy bay không người lái, người máy, điện tử, thực tế tăng cường hoặc tương tự thì sớm muộn gì bạn cũng sẽ gặp phải nhiệm vụ hiệu chuẩn từ kế. Bất kỳ mô-đun từ kế nào cũng phải được hiệu chuẩn, vì phép đo từ trường có một số biến dạng. Có hai loại biến dạng này: biến dạng sắt cứng và biến dạng sắt mềm. Lý thuyết về những biến dạng này bạn có thể tìm thấy ở đây. Để có được các phép đo chính xác, bạn nên hiệu chỉnh từ kế cho các biến dạng của sắt cứng và mềm. Tài liệu hướng dẫn này mô tả cách thực hiện dễ dàng.

Bước 1: Nội dung bạn cần

Phần cứng:

• Mô-đun từ kế HMC5883L
• Bo mạch Arduino Mega 2560

* Nhưng bạn có thể dễ dàng áp dụng hướng dẫn này cho mô-đun từ kế khác hoặc bảng arduino.

Phần mềm:

• MagMaster
• MagViewer

Phần mềm cơ sở:

Phác thảo Arduino

* Bản phác thảo này được viết cho mô-đun HMC5883L, nhưng bạn có thể dễ dàng áp dụng nó cho mô-đun của mình.

Khác:

• Hộp giấy
• Breadboard
• Dây điện

Bước 2: Tạo hộp hiệu chuẩn

Đối với quá trình hiệu chuẩn, bạn nên tạo hộp hiệu chuẩn đặc biệt (hình 2.1). Để làm món này, tôi đã sử dụng hộp giấy, nhưng bạn có thể sử dụng hộp nhựa, thanh gỗ hoặc thứ gì khác. Bạn nên ghép mô-đun từ kế với hộp (ví dụ bằng keo) như trong hình 2.1. Trên các mặt của hộp bạn nên vẽ hệ trục tọa độ theo hệ trục tọa độ của môđun từ kế.

Bước 3: Kết nối điện

Kết nối mô-đun từ kế và bảng arduino như trong hình 3.1. Lưu ý rằng điện áp cung cấp của mô-đun từ kế có thể là 3, 3 V (như trong trường hợp của tôi với phiên bản HMC5883L GY-273).

Bước 4: Cài đặt phần mềm và chương trình cơ sở

Tải xuống phần mềm và chương trình cơ sở tại đây. Kho lưu trữ này chứa các tệp:

• MagMaster.exe - chương trình hiệu chuẩn từ kế
• MagViewer.exe - chương trình trực quan hóa các phép đo từ kế
• Arduino_Code - bản phác thảo arduino cho quá trình hiệu chuẩn
• Arduino_Test_Results - bản phác thảo arduino để kiểm tra kết quả hiệu chuẩn
• Arduino_Radius_Stabilisation - bản phác thảo arduino để kiểm tra kết quả hiệu chuẩn với thuật toán ổn định bán kính hình cầu
• Tệp MagMaster và Tệp MagViewer - các tệp hệ thống cho MagMaster.exe và MagViewer.exe

Sao chép tất cả các tệp này vào bất kỳ thư mục nào. Tải bản phác thảo "Arduino_Code" lên bảng arduino. Bản phác thảo arduino này yêu cầu thư viện HMC5883L, hãy sao chép thư mục "HMC5883L" (được đặt trong thư mục "Arduino_Code") vào thư mục "C: / Program Files / Arduino / architects" trước khi tải lên bản phác thảo.

Bước 5: Hiệu chỉnh

Giới thiệu

Hiệu chuẩn từ kế là quá trình lấy ma trận biến đổi và độ chệch.

Để có được các phép đo đã hiệu chỉnh của từ trường, bạn nên sử dụng ma trận biến đổi và độ lệch này trong chương trình của mình. Trong thuật toán của bạn, bạn nên áp dụng độ chệch cho vectơ của dữ liệu từ kế không được hiệu chỉnh (tọa độ X, Y, Z) và sau đó nhân ma trận biến đổi với vectơ kết quả này (hình 5.4). Thuật toán C của những phép tính này bạn có thể tìm thấy trong bản phác thảo "Arduino_Test_Results" và "Arduino_Radius_Stabilization".

Quy trình hiệu chuẩn

Chạy MagMaster.exe và chọn cổng nối tiếp của bảng arduino. Các chuỗi màu xanh lá cây trên cửa sổ chương trình cho biết tọa độ của vectơ từ kế (hình 5.1).

Đặt mô-đun từ kế (hộp hiệu chuẩn có mô-đun từ kế đi kèm) như thể hiện trên hình 5.2.1 và nhấp vào nút "Điểm 0" của hộp nhóm "Trục X +". Lưu ý rằng hộp hiệu chuẩn không đứng yên tương đối so với mặt phẳng ngang cố định. Sau đó đặt từ kế như trên hình 5.2.2 và nhấp vào nút "Điểm 180" của hộp nhóm "Trục X +", v.v. Bạn nên làm theo cách sau (xem cả hình 5.3):

• Hình 5.2.1: "Điểm 0", "Trục X +"
• Hình 5.2.2: "Điểm 180", "Trục X +"
• Hình 5.2.3: "Điểm 0", "Trục X-"
• Hình 5.2.4: "Điểm 180", "Trục X-"
• Hình 5.2.5: "Điểm 0", "Trục Y +"
• Hình 5.2.6: "Điểm 180", "Trục Y +"
• Hình 5.2.7: "Điểm 0", "Trục Y-"
• Hình 5.2.8: "Điểm 180", "Trục Y-"
• Hình 5.2.9: "Điểm 0", "Trục Z +"
• Hình 5.2.10: "Điểm 180", "Trục Z +"
• Hình 5.2.11: "Điểm 0", "Trục Z-"
• Hình 5.2.12: "Điểm 180", "Trục Z-"

Bạn nên điền vào bảng. Sau đó nhấp vào "Tính toán ma trận chuyển đổi và độ lệch" và nhận được ma trận chuyển đổi và độ chệch (hình 5.3).

Ma trận chuyển đổi và độ lệch được nhận! Hiệu chuẩn đã hoàn tất!

Bước 6: Kiểm tra và hình dung

Hình ảnh hóa các phép đo không được hiệu chuẩn

Tải bản phác thảo "Arduino_Code" lên bảng arduino. Chạy MagViewer.exe, chọn cổng nối tiếp của bảng arduino (tốc độ boud của cổng huyết thanh phải là 9600 bps) và nhấp vào "Chạy MagViewer". Giờ đây, bạn có thể xem tọa độ của vectơ dữ liệu từ kế trong không gian 3D theo thời gian thực (hình 6.1, video 6.1, 6.2). Các phép đo này không được hiệu chuẩn.

Hình ảnh hóa các phép đo đã hiệu chuẩn

Chỉnh sửa bản phác thảo "Arduino_Radius_Stabilization", thay thế ma trận chuyển đổi và dữ liệu thiên vị mặc định bằng dữ liệu thu được trong quá trình hiệu chuẩn (ma trận chuyển đổi và độ lệch của bạn). Tải bản phác thảo "Arduino_Radius_Stabilization" lên bảng arduino. Chạy MagViewer.exe, chọn cổng nối tiếp (tốc độ boud là 9600 bps), nhấp vào "Chạy MagViewer". Giờ đây, bạn có thể xem các phép đo đã hiệu chỉnh trong không gian 3D theo thời gian thực (hình 6.2, video 6.3, 6.4).

Bằng cách sử dụng các bản phác thảo này, bạn có thể dễ dàng viết thuật toán cho dự án từ kế của mình với các phép đo đã hiệu chỉnh!