Arduino Nano e Visuino: convertire l'accelerazione in angolo da accelerometro e giroscopio MPU6050 Sensore I2C: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Tempo fa ho pubblicato un tutorial su come connettere accelerometro, giroscopio e sensore bussola MPU9250 ad Arduino Nano e programmarlo con Visuino per inviare dati a pacchetto e visualizzarli su un oscilloscopio e strumenti visivi.

L'accelerometro invia le forze di accelerazione X, Y e Z. Spesso però abbiamo bisogno di convertire le forze in X, Y, Z angoli 3D per determinare l'Orientamento 3D del sensore. Pochissime persone hanno richiesto questo tutorial e finalmente ho trovato il tempo per realizzarlo.

Alcune persone hanno anche chiesto come è possibile collegare e utilizzare l'accelerometro MPU6050 e il sensore giroscopico, quindi ho deciso di utilizzare questo modulo per il tutorial invece del più complesso e costoso MPU9250.

In questo tutorial, ti mostrerò quanto è facile collegare l'accelerometro MPU6050 e il sensore giroscopico ad Arduino Nano e programmarlo con Visuino per convertire l'accelerazione in un angolo 3D X, Y, Z.

Passaggio 1: componenti

1. Una scheda compatibile con Arduino (uso Arduino Nano, perché ne ho una, ma qualsiasi altra andrà bene)
2. Un modulo sensore giroscopio di accelerazione MPU6050
3. 4 ponticelli femmina-femmina

Passaggio 2: collegare l'accelerometro e il giroscopio MPU6050 ad Arduino

1. Collegare alimentazione VCC 5V (cavo rosso), terra (cavo nero), SCL (cavo giallo) e SDA (cavo verde) al modulo MPU6050 (immagine 1)
2. Collegare l'altra estremità del filo di terra (filo nero) a un pin di terra della scheda Arduino Nano (immagine 2)
3. Collegare l'altra estremità del cavo di alimentazione VCC 5V (filo rosso) al pin di alimentazione 5V della scheda Arduino Nano (Immagine 2)
4. Collegare l'altra estremità del cavo SDA (filo verde) al pin SDA/analogico 4 della scheda Arduino Nano (immagine 3)
5. Collegare l'altra estremità del cavo SCL (filo giallo) al pin SCL/Analogico 5 della scheda Arduino Nano (Immagine 3)
6. L'immagine 4 mostra dove sono i pin Ground, 5V Power, SDA/Analog pin 4 e SCL/Analog pin 5, pin dell'Arduino Nano

Passaggio 3: avviare Visuino e selezionare il tipo di scheda Arduino

Per iniziare a programmare Arduino, dovrai installare l'IDE Arduino da qui:

Assicurati di installare 1.6.7 o versioni successive, altrimenti questo Instructable non funzionerà!

Anche il Visuino: https://www.visuino.com deve essere installato.

1. Avvia Visuino come mostrato nella prima immagine
2. Fare clic sul pulsante "Strumenti" sul componente Arduino (Immagine 1) in Visuino
3. Quando viene visualizzata la finestra di dialogo, seleziona Arduino Nano come mostrato in Figura 2

Passaggio 4: in Visuino: aggiungere e collegare MPU9650 e accelerazione ai componenti angolari

Per prima cosa dobbiamo aggiungere componenti per controllare il sensore MPU6050 e convertire l'accelerazione X, Y, Z in angolo 3D X, Y, Z:

1. Digitare "6050" nella casella Filtro della casella degli strumenti dei componenti, quindi selezionare il componente "Accelerometro Giroscopio MPU6000/MPU6050 I2C" (Immagine 1) e rilasciarlo nell'area di progettazione (Immagine 2)
2. Digita "angolo" nella casella Filtro della casella degli strumenti del componente, quindi seleziona il componente "Accelerazione ad angolo" (Immagine 2) e rilascialo nell'area di disegno (Immagine 3)
3. Fare clic sulla casella "Out" della casella "Accelerometer" contenente i pin di accelerazione X, Y, X del componente AccelerometerGyroscope1 per iniziare a collegare tutti i pin Out contemporaneamente (Immagine 3)
4. Sposta il mouse sul pin di input "X" della casella "In" del componente AccelerationToAngle1. Il Visuino distribuirà automaticamente i fili in modo che si colleghino correttamente al resto dei pin (Immagine 3)
5. Collegare il pin "Out" del componente AccelerometerGyroscope1 al pin "In" del canale I2C del componente Arduino (Immagine 4)

Passaggio 5: in Visuino: aggiungi componente pacchetto e imposta marcatore intestazione

Per inviare tutti i dati dei canali tramite la porta seriale da Arduino, possiamo utilizzare il componente Packet per impacchettare i canali insieme e visualizzarli in Scope e Gauges in Visuino:

1. Digitare "pacchetto" nella casella Filtro della casella degli strumenti dei componenti, quindi selezionare il componente "Sine Analog Generator" (Immagine 1) e rilasciarlo nell'area di progettazione
2. Nelle Proprietà espandere la proprietà "Marcatore di testa" (Immagine 2)
3. Nelle Proprietà cliccare sul pulsante "…" (Immagine 2)
4. Nell'editor Bytes digita alcuni numeri, ad esempio 55 55 (Immagine 3)
5. Fare clic sul pulsante OK per confermare e chiudere l'editor

Passaggio 6: in Visuino: aggiungere 3 elementi analogici binari al componente del pacchetto e collegarli

1. Fare clic sul pulsante "Strumenti" del componente Packet1 (Immagine 1)
2. Nell'editor "Elementi" seleziona l'elemento "Binary Analog", quindi fai clic sul pulsante "+" 3 volte (Immagine 2) per aggiungere 3 elementi analogici (Immagine 3)
3. Fare clic nella casella "Out" della casella "Accelerometer" contenente i pin del componente AccelerationToAngle1 per iniziare a collegare tutti i pin Out contemporaneamente (Immagine 4)
4. Sposta il mouse sul pin "In" dell'elemento "Elements. Analog(Binary)1" del componente Packet1. Il Visuino distribuirà automaticamente i fili in modo che si colleghino correttamente al resto dei pin (Immagine 4)
5. Collegare il pin di uscita "Out" del componente Packet1 al pin di ingresso "In" del canale "Serial[0]" del componente "Arduino" (Figura 5)

Passaggio 7: genera, compila e carica il codice Arduino

1. In Visuino, premere F9 o fare clic sul pulsante mostrato in Figura 1 per generare il codice Arduino e aprire l'IDE Arduino
2. Nell'IDE di Arduino, fare clic sul pulsante Carica, per compilare e caricare il codice (Immagine 2)

Passaggio 8: e gioca…

È possibile vedere l'accelerometro MPU6050 collegato e in esecuzione e il sensore giroscopico nell'immagine 1.

1. In Visuino selezionare la porta seriale, quindi fare clic sulla casella a discesa "Formato:" e selezionare Packet1 (Immagine 2)
2. Fare clic sul pulsante "Connetti" (Immagine 2)
3. Se selezioni la scheda "Scope", vedrai lo Scope che traccia gli angoli X, Y, Z nel tempo (Immagine 3)
4. Se selezioni la scheda "Strumenti", vedrai gli indicatori che mostrano le stesse informazioni (Immagine 4)

Puoi vedere il sensore in azione sul video.

Congratulazioni! Hai creato un progetto Visuino che converte l'accelerazione in angolo dall'accelerometro MPU6050 e dal sensore giroscopico.

Nella Figura 5 potete vedere il diagramma completo di Visuino.

In allegato c'è anche il progetto Visuino, che ho creato per questo Instructable. Puoi scaricarlo e aprirlo in Visuino: