Arduino Nano a Visuino: Převod zrychlení na úhel z akcelerometru a gyroskopu Snímač MPU6050 I2C: 8 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Před chvílí jsem zveřejnil návod, jak lze k Arduino Nano připojit akcelerometr, gyroskop a snímač kompasu MPU9250 a naprogramovat jej pomocí Visuina tak, aby odesílal paketová data a zobrazoval je na Scope and Visual Instruments.

Akcelerometr vysílá akcelerační síly X, Y a Z. Často však potřebujeme převést síly na 3D úhel X, Y, Z, abychom určili 3D orientaci senzoru. Docela málo lidí požádalo o takový tutoriál a nakonec jsem si našel čas to udělat.

Někteří lidé se také ptali, jak lze připojit a používat akcelerometr a gyroskopický senzor MPU6050, a tak jsem se rozhodl použít tento modul pro výukový program namísto složitějšího a dražšího MPU9250.

V tomto tutoriálu vám ukážu, jak snadné je připojit akcelerometr MPU6050 a snímač gyroskopu k Arduino Nano a naprogramovat jej pomocí Visuina tak, aby převedl zrychlení na úhel 3D X, Y, Z.

Krok 1: Součásti

1. Jedna deska kompatibilní s Arduino (používám Arduino Nano, protože jednu mám, ale jakákoli jiná bude v pořádku)
2. Jeden modul snímače gyroskopu MPU6050
3. 4 propojovací vodiče žena-žena

Krok 2: Připojte akcelerometr a gyroskop MPU6050 k Arduinu

1. Připojte 5V VCC napájení (červený vodič), uzemnění (černý vodič), SCL (žlutý vodič) a SDA (zelený vodič) k modulu MPU6050 (obrázek 1)
2. Připojte druhý konec zemnicího vodiče (černý vodič) k uzemňovacímu kolíku desky Arduino Nano (obrázek 2)
3. Druhý konec napájecího vodiče 5V VCC (červený vodič) připojte k napájecímu kolíku 5V desky Arduino Nano (obrázek 2)
4. Druhý konec vodiče SDA (zelený vodič) připojte ke konektoru SDA/analogový 4 na desce Arduino Nano (obrázek 3)
5. Druhý konec kabelu SCL (žlutý vodič) připojte ke konektoru SCL/Analog 5 na desce Arduino Nano (obrázek 3)
6. Obrázek 4 ukazuje, kde jsou uzemnění, 5V napájení, SDA/analogový pin 4 a SCL/analogový pin 5, piny Arduino Nano

Krok 3: Spusťte Visuino a vyberte typ desky Arduino

Chcete -li začít programovat Arduino, musíte mít nainstalované Arduino IDE zde:

Ujistěte se, že instalujete 1.6.7 nebo vyšší, jinak tento Instructable nebude fungovat!

Je také třeba nainstalovat Visuino:

1. Spusťte Visuino, jak je znázorněno na prvním obrázku
2. Klikněte na tlačítko „Nástroje“na komponentě Arduino (obrázek 1) ve Visuinu
3. Když se zobrazí dialog, vyberte Arduino Nano, jak je znázorněno na obrázku 2

Krok 4: Ve Visuinu: Přidejte a připojte MPU9650 a zrychlení k úhlovým komponentám

Nejprve musíme přidat komponenty pro ovládání snímače MPU6050 a převést zrychlení X, Y, Z na úhel 3D X, Y, Z:

1. Do pole Filtr nástroje Component Toolbox zadejte „6050“, poté vyberte komponentu „Accelerometer Gyroscope MPU6000/MPU6050 I2C“(obrázek 1) a umístěte jej do oblasti návrhu (obrázek 2)
2. Do pole Filtr na panelu nástrojů součásti zadejte „úhel“, poté vyberte komponentu „Zrychlení na úhel“(obrázek 2) a umístěte jej do oblasti návrhu (obrázek 3)
3. Kliknutím na pole „Out“v poli „Accelerometer“obsahující zrychlovací kolíky X, Y, X komponenty AccelerometerGyroscope1 zahájíte připojení všech výstupních kolíků najednou (obrázek 3)
4. Přesuňte myš nad vstupní kolík „X“pole „In“komponenty AccelerationToAngle1. Visuino automaticky roztáhne dráty, aby se správně připojily ke zbytku pinů (obrázek 3)
5. Připojte pin „Out“komponenty AccelerometerGyroscope1 ke kolíku „In“kanálu I2C komponenty Arduino (obrázek 4)

Krok 5: Ve Visuinu: Přidejte komponentu paketu a nastavte značku záhlaví

Chcete -li odeslat všechna data kanálů přes sériový port z Arduina, můžeme použít komponentu Packet k zabalení kanálů dohromady a jejich zobrazení v Scope and Gauges ve Visuinu:

1. Do pole Filtr nástroje Component Toolbox zadejte „packet“, poté vyberte komponentu „Sine Analog Generator“(obrázek 1) a vložte ji do oblasti návrhu
2. Ve vlastnostech rozbalte vlastnost „Head Marker“(obrázek 2)
3. Ve vlastnostech klikněte na tlačítko „…“(obrázek 2)
4. Do editoru bajtů zadejte některá čísla, například 55 55 (obrázek 3)
5. Kliknutím na tlačítko OK editor potvrdíte a zavřete

Krok 6: Ve Visuinu: Přidejte 3 binární analogové prvky ke komponentě paketu a připojte je

1. Klikněte na tlačítko „Nástroje“komponenty Packet1 (obrázek 1)
2. V editoru „Elements“vyberte prvek „Binary Analog“a poté třikrát klikněte na tlačítko „+“(obrázek 2) a přidejte 3 analogové prvky (obrázek 3)
3. Kliknutím na pole „Out“pole „Accelerometer“obsahující kolíky komponenty AccelerationToAngle1 zahájíte připojení všech výstupních kolíků najednou (obrázek 4)
4. Přesuňte myš nad kolík „In“prvku „Elements. Analog (Binary) 1“komponenty Packet1. Visuino automaticky roztáhne dráty, aby se správně připojily ke zbytku pinů (obrázek 4)
5. Připojte výstupní pin „Out“komponenty Packet1 ke vstupnímu pinu „In“kanálu „Serial [0]“komponenty „Arduino“(obrázek 5)

Krok 7: Generujte, kompilujte a nahrajte kód Arduino

1. Ve Visuinu vygenerujte kód Arduino stisknutím klávesy F9 nebo kliknutím na tlačítko zobrazené na obrázku 1 a otevřete Arduino IDE
2. V Arduino IDE klikněte na tlačítko Nahrát pro kompilaci a nahrání kódu (obrázek 2)

Krok 8: A hrajte…

Připojený a běžící akcelerometr MPU6050 a snímač gyroskopu můžete vidět na obrázku 1.

1. Ve Visuinu vyberte Sériový port a poté klikněte na rozevírací pole „Formátovat“a vyberte Packet1 (obrázek 2)
2. Klikněte na tlačítko „Připojit“(obrázek 2)
3. Pokud vyberete kartu „Rozsah“, uvidíte, jak rozsah v průběhu času vykresluje úhly X, Y, Z (obrázek 3)
4. Pokud vyberete kartu „Nástroje“, uvidíte měřidla se stejnými informacemi (obrázek 4)

Senzor v akci můžete vidět na videu.

Gratulujeme! Vytvořili jste projekt Visuino, který převádí zrychlení na úhel z akcelerometru MPU6050 a snímače gyroskopu.

Na obrázku 5 můžete vidět kompletní diagram Visuino.

Také je připojen projekt Visuino, který jsem vytvořil pro tento Instructable. Můžete si jej stáhnout a otevřít ve Visuinu: