Arduino Nano и Visuino: преобразование ускорения в угол с акселерометра и гироскопа Датчик I2C MPU6050: 8 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Некоторое время назад я опубликовал руководство о том, как подключить акселерометр, гироскоп и датчик компаса MPU9250 к Arduino Nano и запрограммировать его с помощью Visuino для отправки пакетных данных и отображения их на осциллографе и визуальных инструментах.

Акселерометр передает силы ускорения по осям X, Y и Z. Однако часто нам необходимо преобразовать силы в 3D-угол X, Y, Z, чтобы определить 3D-ориентацию датчика. Очень немногие люди просили такой учебник, и, наконец, я нашел время сделать его.

Некоторые люди также спрашивали, как можно подключить и использовать акселерометр и датчик гироскопа MPU6050, поэтому я решил использовать этот модуль для учебника вместо более сложного и дорогого MPU9250.

В этом руководстве я покажу вам, как легко подключить акселерометр и датчик гироскопа MPU6050 к Arduino Nano и запрограммировать его с помощью Visuino для преобразования ускорения в трехмерный угол X, Y, Z.

Шаг 1: Компоненты

1. Одна плата, совместимая с Arduino (я использую Arduino Nano, потому что она у меня есть, но подойдет и любая другая)
2. Один модуль датчика акселерационного гироскопа MPU6050
3. 4 перемычки `` мама-мама ''

Шаг 2. Подключите акселерометр и гироскоп MPU6050 к Arduino

1. Подключите питание 5 В VCC (красный провод), землю (черный провод), SCL (желтый провод) и SDA (зеленый провод) к модулю MPU6050 (Рисунок 1).
2. Подключите другой конец провода заземления (черный провод) к контакту заземления платы Arduino Nano (рисунок 2).
3. Подключите другой конец провода питания 5 В VCC (красный провод) к контакту питания 5 В на плате Arduino Nano (Рисунок 2).
4. Подключите другой конец провода SDA (зеленый провод) к SDA / аналоговому контакту 4 платы Arduino Nano (Рисунок 3).
5. Подключите другой конец провода SCL (желтый провод) к SCL / аналоговому контакту 5 платы Arduino Nano (Рисунок 3).
6. На рисунке 4 показано, где находятся земля, питание 5 В, SDA / аналоговый контакт 4 и SCL / аналоговый контакт 5, контакты Arduino Nano.

Шаг 3. Запустите Visuino и выберите тип платы Arduino

Чтобы начать программировать Arduino, вам потребуется установить Arduino IDE отсюда:

Убедитесь, что вы установили 1.6.7 или выше, иначе это руководство не будет работать!

Visuino: https://www.visuino.com также должен быть установлен.

1. Запустите Visuino, как показано на первом рисунке.
2. Нажмите кнопку «Инструменты» на компоненте Arduino (рисунок 1) в Visuino.
3. Когда появится диалоговое окно, выберите Arduino Nano, как показано на рисунке 2.

Шаг 4: В Visuino: добавьте и подключите MPU9650 и ускорение к угловым компонентам

Сначала нам нужно добавить компоненты для управления датчиком MPU6050 и преобразовать ускорение X, Y, Z в 3D X, Y, Z Angle:

1. Введите «6050» в поле «Фильтр» на панели инструментов компонентов, затем выберите компонент «Accelerometer Gyroscope MPU6000 / MPU6050 I2C» (рисунок 1) и поместите его в область дизайна (рисунок 2).
2. Введите «угол» в поле «Фильтр» на панели инструментов компонентов, затем выберите компонент «Ускорение до угла» (рисунок 2) и поместите его в область дизайна (рисунок 3).
3. Щелкните поле «Out» в поле «Accelerometer», содержащее выводы ускорения X, Y, X компонента AccelerometerGyroscope1, чтобы начать одновременное подключение всех выводов Out (Рисунок 3).
4. Наведите указатель мыши на входной контакт «X» поля «In» компонента AccelerationToAngle1. Visuino автоматически разложит провода, чтобы они правильно подключились к остальным контактам (Рисунок 3).
5. Подключите вывод «Out» компонента AccelerometerGyroscope1 к контакту «In» канала I2C компонента Arduino (Рисунок 4).

Шаг 5: В Visuino: добавьте компонент пакета и установите маркер заголовка

Чтобы отправить данные всех каналов через последовательный порт из Arduino, мы можем использовать компонент Packet, чтобы объединить каналы вместе и отобразить их в Scope and Gauges в Visuino:

1. Введите «пакет» в поле «Фильтр» на панели инструментов компонентов, затем выберите компонент «Синусоидальный аналоговый генератор» (рисунок 1) и поместите его в область дизайна.
2. В свойствах разверните свойство «Маркер заголовка» (рисунок 2).
3. В Свойствах нажмите кнопку «…» (Рисунок 2).
4. В редакторе байтов введите числа, например 55 55 (Рисунок 3).
5. Нажмите кнопку ОК, чтобы подтвердить и закрыть редактор.

Шаг 6: В Visuino: добавьте 3 двоичных аналоговых элемента к компоненту пакета и соедините их

1. Нажмите кнопку «Инструменты» компонента Packet1 (Рисунок 1).
2. В редакторе «Элементы» выберите элемент «Двоичный аналог», а затем нажмите кнопку «+» 3 раза (Рисунок 2), чтобы добавить 3 аналоговых элемента (Рисунок 3).
3. Щелкните поле «Out» в поле «Accelerometer», содержащее контакты компонента AccelerationToAngle1, чтобы начать одновременное соединение всех контактов Out (Рисунок 4).
4. Наведите указатель мыши на вывод «In» элемента «Elements. Analog (Binary) 1» компонента Packet1. Visuino автоматически разложит провода, чтобы они правильно подключились к остальным контактам (Рисунок 4).
5. Подключите выходной контакт «Out» компонента Packet1 к входному контакту «In» канала «Serial [0]» компонента «Arduino» (Рисунок 5).

Шаг 7: сгенерируйте, скомпилируйте и загрузите код Arduino

1. В Visuino нажмите F9 или нажмите кнопку, показанную на рисунке 1, чтобы сгенерировать код Arduino, и откройте IDE Arduino.
2. В среде Arduino IDE нажмите кнопку «Загрузить», чтобы скомпилировать и загрузить код (рисунок 2).

Шаг 8: И играем…

Вы можете увидеть подключенный и работающий акселерометр MPU6050 и датчик гироскопа на Рисунке 1.

1. В Visuino выберите последовательный порт, затем щелкните раскрывающийся список «Формат:» и выберите «Пакет1» (рисунок 2).
2. Нажмите на кнопку «Подключить» (Рисунок 2).
3. Если вы выберете вкладку «Scope», вы увидите, что Scope отображает углы X, Y, Z с течением времени (Рисунок 3).
4. Если вы выберете вкладку «Инструменты», вы увидите датчики, показывающие ту же информацию (Рисунок 4).

Вы можете увидеть датчик в действии на видео.

Поздравляю! Вы создали проект Visuino, конвертирующий ускорение в угол из акселерометра MPU6050 и датчика гироскопа.

На рисунке 5 вы можете увидеть полную схему Visuino.

Также прилагается проект Visuino, который я создал для этого руководства. Вы можете скачать и открыть его в Visuino: