Arduino Nano và Visuino: Chuyển đổi gia tốc thành góc từ cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050 I2C: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Một thời gian trước, tôi đã đăng một hướng dẫn về cách bạn có thể kết nối Cảm biến gia tốc, con quay hồi chuyển và la bàn MPU9250 với Arduino Nano và lập trình nó với Visuino để gửi dữ liệu gói và hiển thị nó trên Phạm vi và Dụng cụ trực quan.

Gia tốc kế gửi các lực gia tốc X, Y và Z. Tuy nhiên, thông thường chúng ta cần chuyển đổi các lực thành góc 3D X, Y, Z để xác định Hướng 3D của cảm biến. Rất ít người yêu cầu hướng dẫn như vậy, và cuối cùng tôi đã tìm thấy thời gian để thực hiện nó.

Một số người cũng hỏi làm thế nào bạn có thể kết nối và sử dụng Cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050, vì vậy tôi quyết định sử dụng mô-đun này cho hướng dẫn thay vì MPU9250 phức tạp và đắt tiền hơn.

Trong Hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách dễ dàng kết nối Cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050 với Arduino Nano, đồng thời lập trình nó với Visuino để chuyển đổi Acceleration thành 3D X, Y, Z Angle.

Bước 1: Các thành phần

1. Một bảng tương thích Arduino (Tôi sử dụng Arduino Nano, vì tôi có một bảng, nhưng bất kỳ bảng nào khác sẽ ổn)
2. Một mô-đun cảm biến con quay hồi chuyển gia tốc MPU6050
3. 4 dây jumper Nữ-Nữ

Bước 2: Kết nối Máy đo gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050 với Arduino

1. Kết nối Nguồn 5V VCC (Dây đỏ), Nối đất (Dây đen), SCL (Dây vàng) và SDA (Dây xanh lục) với Mô-đun MPU6050 (Hình 1)
2. Kết nối đầu kia của dây Nối đất (Dây đen) với chân Nối đất của bảng Arduino Nano (Hình 2)
3. Kết nối đầu kia của dây Nguồn 5V VCC (Dây màu đỏ) với chân nguồn 5V của bảng Arduino Nano (Hình 2)
4. Kết nối đầu kia của dây SDA (Dây màu xanh lá cây) với chân SDA / Analog 4 của bảng Arduino Nano (Hình 3)
5. Kết nối đầu kia của dây SCL (Dây màu vàng) với chân SCL / Analog 5 của bảng Arduino Nano (Hình 3)
6. Hình 4 cho thấy đâu là chân nối đất, nguồn 5V, chân SDA / Analog 4 và chân SCL / Analog 5, các chân của Arduino Nano

Bước 3: Khởi động Visuino và chọn loại bảng Arduino

Để bắt đầu lập trình Arduino, bạn cần phải cài đặt Arduino IDE từ đây:

Đảm bảo rằng bạn cài đặt phiên bản 1.6.7 trở lên, nếu không, phiên bản có thể hướng dẫn này sẽ không hoạt động!

Visuino: https://www.visuino.com cũng cần được cài đặt.

1. Khởi động Visuino như trong hình đầu tiên
2. Nhấp vào nút "Công cụ" trên thành phần Arduino (Hình 1) trong Visuino
3. Khi hộp thoại xuất hiện, chọn Arduino Nano như trong Hình 2

Bước 4: Trong Visuino: Thêm và kết nối MPU9650 và Tăng tốc với các thành phần góc

Trước tiên, chúng ta cần thêm các thành phần để điều khiển Cảm biến MPU6050 và chuyển đổi Gia tốc X, Y, Z thành 3D X, Y, Z Angle:

1. Nhập "6050" vào hộp Bộ lọc của Hộp công cụ Thành phần, sau đó chọn thành phần "Con quay hồi chuyển gia tốc MPU6000 / MPU6050 I2C" (Hình 1) và thả nó vào vùng thiết kế (Hình 2)
2. Gõ "angle" vào hộp Filter của Component Toolbox, sau đó chọn thành phần "Acceleration To Angle" (Hình 2) và thả nó vào vùng thiết kế (Hình 3)
3. Nhấp vào hộp "Out" của hộp "Accelerometer" có chứa các chân Gia tốc X, Y, X của thành phần AccelerometerGyroscope1 để bắt đầu kết nối tất cả các chân Out cùng một lúc (Hình 3)
4. Di chuyển chuột qua chốt đầu vào "X" của hộp "Trong" của thành phần AccelerationToAngle1. Visuino sẽ tự động trải dây để chúng kết nối chính xác với phần còn lại của chân (Hình 3)
5. Kết nối chân "Ra" của thành phần AccelerometerGyroscope1 với chân "Vào" của kênh I2C của thành phần Arduino (Hình 4)

Bước 5: Trong Visuino: Thêm thành phần gói và đặt điểm đánh dấu tiêu đề

Để gửi tất cả dữ liệu kênh qua cổng nối tiếp từ Arduino, chúng ta có thể sử dụng thành phần Gói để gói các kênh lại với nhau và hiển thị chúng trong Phạm vi và Đồng hồ đo trong Visuino:

1. Nhập "gói" vào hộp Bộ lọc của Hộp công cụ Thành phần, sau đó chọn thành phần "Bộ tạo Tương tự Hình sin" (Hình 1) và thả nó vào vùng thiết kế
2. Trong Thuộc tính mở rộng thuộc tính "Điểm đánh dấu đầu" (Hình 2)
3. Trong Thuộc tính, nhấp vào nút "…" (Hình 2)
4. Trong trình chỉnh sửa Bytes, hãy nhập một số số, chẳng hạn như 55 55 (Hình 3)
5. Nhấp vào nút OK để xác nhận và đóng trình chỉnh sửa

Bước 6: Trong Visuino: Thêm 3 phần tử tương tự nhị phân vào thành phần gói và kết nối chúng

1. Nhấp vào nút "Công cụ" của thành phần Packet1 (Hình 1)
2. Trong trình chỉnh sửa "Phần tử", chọn phần tử "Tương tự nhị phân", sau đó nhấp vào nút "+" 3 lần (Hình 2) để thêm 3 phần tử Tương tự (Hình 3)
3. Nhấp vào hộp "Out" của Hộp "Accelerometer" chứa các chân của thành phần AccelerationToAngle1 để bắt đầu kết nối tất cả các chân Out cùng một lúc (Hình 4)
4. Di chuyển chuột qua chân "In" của phần tử "Elements. Analog (Binary) 1" của thành phần Packet1. Visuino sẽ tự động trải dây để chúng kết nối chính xác với phần còn lại của chân (Hình 4)
5. Kết nối chân đầu ra "Ra" của thành phần Packet1 với chân đầu vào "Vào" của kênh "Nối tiếp [0]" của thành phần "Arduino" (Hình 5)

Bước 7: Tạo, biên dịch và tải lên mã Arduino

1. Trong Visuino, Nhấn F9 hoặc nhấp vào nút hiển thị trên Hình 1 để tạo mã Arduino và mở Arduino IDE
2. Trong Arduino IDE, nhấp vào nút Tải lên, để biên dịch và tải lên mã (Hình 2)

Bước 8: Và chơi…

Bạn có thể thấy Gia tốc kế MPU6050 và Cảm biến con quay hồi chuyển được kết nối và đang chạy trên Hình 1.

1. Trong Visuino, chọn Cổng nối tiếp, sau đó nhấp vào hộp thả xuống "Định dạng:" và chọn Gói 1 (Hình 2)
2. Nhấp vào nút "Kết nối" (Hình 2)
3. Nếu bạn chọn tab "Phạm vi", bạn sẽ thấy Phạm vi vẽ các Góc X, Y, Z theo thời gian (Hình 3)
4. Nếu bạn chọn tab "Dụng cụ", bạn sẽ thấy Đồng hồ đo hiển thị cùng một thông tin (Hình 4)

Bạn có thể thấy cảm biến đang hoạt động trên Video.

Xin chúc mừng! Bạn đã tạo một dự án Visuino chuyển đổi Gia tốc thành Góc từ Máy đo gia tốc MPU6050 và Cảm biến con quay hồi chuyển.

Trên Hình 5, bạn có thể thấy sơ đồ Visuino hoàn chỉnh.

Cũng đính kèm là dự án Visuino, mà tôi đã tạo cho Có thể hướng dẫn này. Bạn có thể tải xuống và mở nó trong Visuino: