Digital Spirit Level un modulo di progetto fai-da-te di Electronicslovers: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

C'è un momento in cui hai bisogno di montare un mobile o qualcosa di simile nella tua casa e per un montaggio dritto tutti di solito usano una livella. Il team tecnico di ElectronicsLovers ha creato questo modulo, che ha una differenza rispetto a un normale: è digitale. Questo progetto è utile anche per le persone che stanno costruendo modelli RC, poiché potrebbe essere obbligatorio acquisire angoli in direzioni diverse per elaborarli ulteriormente per l'utilizzo in calcoli diversi come la stabilizzazione, ad esempio.

In questo progetto, utilizzeremo un accelerometro a 3 assi GY-521 per determinare a quale angolo si trova una superficie. Per visualizzare l'angolo, utilizzeremo un display a 7 segmenti e 4 cifre. Il µC utilizzato sarà un Arduino Nano, in modo da mantenere tutto compatto sul PCB.

Passaggio 1: descrizione dei componenti

Accelerometro GY-521

Questo modulo è uno dei migliori sensori IMU (Inertia Measurement Unit) compatibile con Arduino. I sensori IMU come il GY-521 sono utilizzati in robot autobilanciati, UAV, smartphone, ecc. Il sensore GY-521 contiene un accelerometro MEMS e un giroscopio MEMS in un singolo chip. È molto preciso, poiché contiene un ADC a 16 bit per ogni canale. Inoltre, cattura contemporaneamente i canali x, yez. Il sensore utilizza il bus I2C per interfacciarsi con Arduino. Il GY-521 non è costoso, soprattutto in considerazione del fatto che combina sia un accelerometro che un giroscopio.

Display a 7 segmenti – 4 cifre

Quando si utilizza un display a 7 segmenti e 4 cifre è necessario ricordare che ne esistono di 2 tipi: un anodo comune e un catodo comune. Se il tuo modulo è l'anodo comune, il pin dell'anodo comune si collega alla fonte di alimentazione; se è il catodo comune, il pin del catodo comune si collega a GND. Quando si utilizza un display a 4 cifre a 7 segmenti, l'anodo comune o il pin del catodo comune viene utilizzato per controllare quale cifra viene visualizzata. Anche se funziona solo una cifra, il principio della persistenza della visione ti consente di vedere tutti i numeri visualizzati perché la velocità di scansione è così elevata che a malapena ti accorgi degli intervalli.

Passaggio 2: come funziona?

I sensori IMU di solito sono costituiti da due o più parti. Elencandoli per priorità, sono un accelerometro, un giroscopio, un magnetometro e un altimetro. Il GY-521 è un 6 DOF (gradi di libertà) o un sensore a sei assi, il che significa che fornisce sei valori come output. Tre valori dall'accelerometro e tre dal giroscopio. TheGY-521 è un sensore basato sulla tecnologia MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Sia l'accelerometro che il giroscopio sono incorporati all'interno di un singolo chip. Questo chip utilizza il sistema I2C Bus per la comunicazione.

Passaggio 3: diagramma schematico e visualizzazione dell'angolo sul display a 7 segmenti

Il principio di funzionamento di questo progetto è molto semplice: utilizzando il protocollo di comunicazione I2C, Arduino riceve continuamente l'angolo per la direzione Y (perché è l'Asse che mostra una livella). Il valore dell'angolo viene poi assegnato ad una funzione che lo visualizza sul Display.

Ora, come forse già saprai, un ADC a 16 bit di questo tipo fornisce un valore massimo di 65536, per l'angolo massimo (che è di 90 gradi). Poiché l'ADC del chip è suddiviso in 4 canali, abbiamo un max. valore di 16384 per ogni canale. Quindi -16384 significherà -90 gradi, mentre +16384 significherà 90 gradi. Per il nostro Arduino questo non significa altro che una semplice funzione map: tenete presente che la variabile AcY è di tipo long, il che significa che anche la variabile mappata, nel nostro caso angle, deve essere long.

Passaggio 4: progettazione PCB per il modulo Digital Spirit |

Abbiamo progettato un modello PCB per il nostro modulo di spirito digitale utilizzando uno dei migliori strumenti di simulazione PCB online è noto come EasyEDA - Progettazione PCB online e simulatore di circuiti EasyEDA è la piattaforma in cui puoi testare le tue abilità, dove puoi apprendere nuove abilità e dove puoi persino modificare le tue abilità. È un luogo che fornisce ottimi strumenti EDA basati sul web per ingegneri elettronici, educatori, studenti, produttori e appassionati. Siete tutti invitati a utilizzare questi strumenti gratuitamente e a creare i vostri circuiti stampati online basati sul web. Non è necessario installare alcun software. Basta aprire EasyEDA in qualsiasi browser Web compatibile con HTML5 e conforme agli standard.

Visualizzazione Gerber PCB – Visualizzatore Gerber online JLCPCB

Passaggio 5: i PCB sono arrivati per il nostro progetto

Abbiamo ordinato PCB online per il nostro modulo prodotto da JLCPCB. Ci hanno fornito i PCB per questo progetto, che abbiamo usato per assemblare tutti i componenti. JLCPCB è la più grande impresa di prototipi di PCB in Cina e un produttore high-tech specializzato nella produzione rapida di prototipi di PCB, hanno la migliore offerta per i PCB: 10 pezzi per soli 2 $. Se vuoi prototipare il tuo PCB, vai su jlcpcb.com e carica il tuo file Gerber per ottenere PCB di alta qualità.

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Passaggio 6: guarda il video finale | Preventivo PCB | Assemblaggio PCB

Versione 2.0

Attualmente stiamo lavorando alla prossima versione di questo progetto. Siamo disposti ad implementare un Display OLED, per una migliore panoramica degli angoli misurati dal modulo. Vogliamo anche rendere questo modulo più compatto e portatile. Resta sintonizzato per gli aggiornamenti!

Per il codice sorgente, visita: Digital Spirit Level A Modulo progetto fai da te di Electronicslovers