Módulo Digital Spirit Level a DIY Project por Electronicslovers: 6 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Chega um momento em que você precisa montar um móvel ou algo parecido em sua casa e para uma montagem reta todos costumam usar um nível de bolha. A equipe técnica da ElectronicsLovers construiu este módulo, que tem uma diferença de um usual: é digital. Este projeto também é útil para pessoas que estão construindo modelos RC, uma vez que pode ser obrigatório adquirir ângulos em direções diferentes para processá-los posteriormente para uso em cálculos diferentes como estabilização, por exemplo.

Neste projeto, usaremos um acelerômetro de 3 eixos GY-521 para determinar em qual ângulo uma superfície está. Para exibir o ângulo, usaremos uma tela de 7 segmentos e 4 dígitos. O µC usado será um Arduino Nano, para manter tudo compacto no PCB.

Etapa 1: descrição dos componentes

Acelerômetro GY-521

Este módulo é um dos melhores sensores IMU (Inertia Measurement Unit) compatível com o Arduino. Sensores IMU como o GY-521 são usados em robôs com autobalanceamento, UAVs, smartphones, etc. O sensor GY-521 contém um acelerômetro MEMS e um MEMSgyro em um único chip. É muito preciso, pois contém um ADC de 16 bits para cada canal. Além disso, ele captura os canais x, y e z ao mesmo tempo. O sensor usa o barramento I2C para fazer a interface com o Arduino. O GY-521 não é caro, especialmente devido ao fato de que combina um acelerômetro e um giroscópio.

7 Segmentos - Display de 4 Dígitos

Ao usar um display de 7 segmentos e 4 dígitos, você precisa se lembrar que existem 2 tipos: um ânodo comum e um cátodo comum. Se o seu módulo for o ânodo comum, o pino do ânodo comum se conecta à fonte de alimentação; se for o cátodo comum, o pino do cátodo comum se conecta ao GND. Ao usar o display de 7 segmentos e 4 dígitos, o ânodo comum ou pino de cátodo comum é usado para controlar qual dígito é exibido. Mesmo que haja apenas um dígito funcionando, o princípio da Persistência da Visão permite que você veja todos os números exibidos, porque a velocidade de varredura de cada um é tão rápida que você mal percebe os intervalos.

Etapa 2: Como funciona?

Os sensores IMU geralmente consistem em duas ou mais partes. Listando-os por prioridade, eles são um acelerômetro, giroscópio, magnetômetro e altímetro. A GY-521 é um 6 DOF (Graus de Liberdade) ou um sensor de seis eixos, o que significa que fornece seis valores como saída. Três valores do acelerômetro e três do giroscópio. TheGY-521 é um sensor baseado na tecnologia MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Tanto o acelerômetro quanto o giroscópio estão embutidos em um único chip. Este chip usa o sistema I2C Bus para comunicação.

Etapa 3: Diagrama esquemático e exibição do ângulo na tela de 7 segmentos

O princípio de funcionamento deste projeto é muito simples: usando o protocolo de comunicação I2C, o Arduino recebe continuamente o ângulo para a direção Y (porque esse é o eixo que um nível de espírito mostra). O valor do ângulo é então atribuído a uma função que o exibe no Display.

Agora, como você já deve saber, um ADC de 16 bits fornece um valor máximo de 65536, para o ângulo máximo (que é 90 graus). Como o ADC do chip é dividido em 4 canais, temos um máximo valor de 16384 para cada canal. Portanto, -16384 significará -90 graus, enquanto +16384 significará 90 graus. Para o nosso Arduino, isso significa nada mais do que uma simples função de mapa: Lembre-se de que a variável AcY é do tipo long, o que significa que a variável mapeada, em nosso caso, o ângulo, também deve ser longa.

Etapa 4: Projeto de PCB para o módulo Digital Spirit |

Projetamos um modelo de PCB para nosso módulo de espírito digital usando uma das melhores ferramentas de simulação de PCB online, conhecido como EasyEDA - Simulador de circuito e design de PCB online EasyEDA é a plataforma onde você pode testar suas habilidades, onde pode aprender novas habilidades e onde você pode até mesmo modificar suas habilidades. É um lugar que fornece excelentes ferramentas de EDA baseadas na web para engenheiros eletrônicos, educadores, estudantes, fabricantes e entusiastas. Todos vocês podem usar essas ferramentas gratuitamente e criar suas próprias placas de circuito impresso on-line baseadas na web. Não há necessidade de instalar nenhum software. Basta abrir o EasyEDA em qualquer navegador da Web compatível com os padrões e compatível com HTML5.

PCB Gerber View - JLCPCB Online Gerber Viewer

Etapa 5: Os PCBs chegaram para nosso projeto

Pedimos PCBs online para nosso Módulo de produto da JLCPCB. Eles nos forneceram as PCBs para este projeto, que usamos para montar todos os componentes. JLCPCB é a maior empresa de protótipos de PCB na China e um fabricante de alta tecnologia especializado na produção rápida de protótipos de PCB. Eles têm a melhor oferta para PCBs: 10 peças por apenas 2 $. Se você deseja fazer o protótipo de seu próprio PCB, vá em frente para jlcpcb.com e carregue seu arquivo Gerber para obter PCBs de alta qualidade.

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Etapa 6: Assistir ao vídeo final | Orçamento PCB | Montagem de PCB

Versão 2.0

No momento, estamos trabalhando na próxima versão deste projeto. Estamos dispostos a implementar um Display OLED, para uma melhor visão geral dos ângulos medidos pelo módulo. Também queremos tornar este módulo mais compacto e portátil. Fique ligado nas atualizações!

Para visitar o código-fonte: Digital Spirit Level A DIY Project Module por Electronicslovers