Arduino Nano e Visuino: converta aceleração em ângulo do acelerômetro e giroscópio MPU6050 I2C Sensor: 8 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Há algum tempo, postei um tutorial sobre como conectar o acelerômetro MPU9250, o giroscópio e o sensor da bússola ao Arduino Nano e programá-lo com o Visuino para enviar dados de pacote e exibi-los em um escopo e instrumentos visuais.

O acelerômetro envia as forças de aceleração X, Y e Z. Freqüentemente, no entanto, precisamos converter as forças em ângulo X, Y, Z 3D para determinar a orientação 3D do sensor. Poucas pessoas solicitaram esse tutorial e, finalmente, encontrei tempo para fazê-lo.

Algumas pessoas também perguntaram como você pode conectar e usar o acelerômetro MPU6050 e o sensor do giroscópio, então decidi usar este módulo para o tutorial em vez do MPU9250 mais complexo e caro.

Neste tutorial, mostrarei como é fácil conectar o acelerômetro MPU6050 e o sensor giroscópio ao Arduino Nano e programá-lo com o Visuino para converter a aceleração em um ângulo 3D X, Y, Z.

Etapa 1: Componentes

1. Uma placa compatível com Arduino (eu uso o Arduino Nano, porque tenho uma, mas qualquer outra vai servir)
2. Um módulo sensor de giroscópio de aceleração MPU6050
3. 4 fios de ligação fêmea-fêmea

Etapa 2: conectar o acelerômetro MPU6050 e o giroscópio ao Arduino

1. Conecte a alimentação 5V VCC (fio vermelho), terra (fio preto), SCL (fio amarelo) e SDA (fio verde) ao módulo MPU6050 (Figura 1)
2. Conecte a outra extremidade do fio terra (fio preto) a um pino terra da placa Arduino Nano (Figura 2)
3. Conecte a outra extremidade do fio de alimentação VCC de 5 V (fio vermelho) ao pino de alimentação de 5 V da placa Arduino Nano (Figura 2)
4. Conecte a outra extremidade do fio SDA (fio verde) ao pino SDA / analógico 4 da placa Arduino Nano (Figura 3)
5. Conecte a outra extremidade do fio SCL (fio amarelo) ao pino 5 SCL / analógico da placa Arduino Nano (Figura 3)
6. A Figura 4 mostra onde estão os pinos do Arduino Nano: aterramento, alimentação 5V, SDA / analógico pino 4 e SCL / analógico 5

Etapa 3: inicie o Visuino e selecione o tipo de placa Arduino

Para iniciar a programação do Arduino, você precisará ter o IDE do Arduino instalado aqui:

Certifique-se de instalar 1.6.7 ou superior, caso contrário, este Instructable não funcionará!

O Visuino: https://www.visuino.com também precisa ser instalado.

1. Inicie o Visuino como mostrado na primeira imagem
2. Clique no botão "Ferramentas" no componente Arduino (Figura 1) no Visuino
3. Quando a caixa de diálogo aparecer, selecione Arduino Nano como mostrado na Figura 2

Etapa 4: No Visuino: adicione e conecte o MPU9650 e a aceleração aos componentes do ângulo

Primeiro, precisamos adicionar componentes para controlar o sensor MPU6050 e converter a aceleração X, Y, Z em 3D Ângulo X, Y, Z:

1. Digite "6050" na caixa de filtro da caixa de ferramentas do componente e selecione o componente "Accelerometer Gyroscope MPU6000 / MPU6050 I2C" (Figura 1) e solte-o na área de design (Figura 2)
2. Digite "ângulo" na caixa Filtro da caixa de ferramentas do componente e selecione o componente "Aceleração para ângulo" (Figura 2) e solte-o na área de design (Figura 3)
3. Clique na caixa "Out" da caixa "Accelerometer" que contém os pinos de aceleração X, Y, X do componente AccelerometerGyroscope1 para começar a conectar todos os pinos de Out de uma vez (Figura 3)
4. Mova o mouse sobre o pino de entrada "X" da caixa "Entrada" do componente AccelerationToAngle1. O Visuino irá espalhar automaticamente os fios para que eles se conectem corretamente aos demais pinos (Figura 3)
5. Conecte o pino "Out" do componente AccelerometerGyroscope1 ao pino "In" do canal I2C do componente Arduino (Figura 4)

Etapa 5: No Visuino: Adicionar Componente de Pacote e Definir Marcador de Cabeçalho

Para enviar todos os dados dos canais pela porta serial do Arduino, podemos usar o componente Pacote para empacotar os canais juntos e exibi-los no Escopo e Medidores no Visuino:

1. Digite "pacote" na caixa de filtro da caixa de ferramentas de componentes e selecione o componente "Gerador de seno analógico" (Figura 1) e solte-o na área de design
2. Em Propriedades expanda a propriedade "Marcador de cabeça" (Figura 2)
3. Nas Propriedades clique no botão "…" (Figura 2)
4. No editor de Bytes digite alguns números, como exemplo 55 55 (Figura 3)
5. Clique no botão OK para confirmar e fechar o editor

Etapa 6: No Visuino: adicione 3 elementos binários analógicos ao componente do pacote e conecte-os

1. Clique no botão "Ferramentas" do componente Packet1 (Figura 1)
2. No editor "Elementos" selecione o elemento "Binário Analógico" e clique no botão "+" 3 vezes (Figura 2) para adicionar 3 elementos analógicos (Figura 3)
3. Clique na caixa "Out" da caixa "Accelerometer" que contém os pinos do componente AccelerationToAngle1 para começar a conectar todos os pinos Out de uma vez (Figura 4)
4. Mova o mouse sobre o pino "In" do elemento "Elements. Analog (Binary) 1" do componente Packet1. O Visuino irá espalhar automaticamente os fios para que eles se conectem corretamente aos demais pinos (Figura 4)
5. Conecte o pino de saída "Out" do componente Packet1 ao pino de entrada "In" do canal "Serial [0]" do componente "Arduino" (Figura 5)

Etapa 7: gerar, compilar e fazer upload do código do Arduino

1. No Visuino, pressione F9 ou clique no botão mostrado na Figura 1 para gerar o código do Arduino e abra o IDE do Arduino
2. No IDE do Arduino, clique no botão Upload, para compilar e fazer upload do código (Figura 2)

Etapa 8: e jogar …

Você pode ver o acelerômetro MPU6050 conectado e funcionando, e o sensor de giroscópio na Figura 1.

1. No Visuino selecione a Porta Serial, clique na caixa suspensa "Formato:" e selecione Pacote1 (Figura 2)
2. Clique no botão "Conectar" (Figura 2)
3. Se você selecionar a guia "Escopo", verá o Escopo traçando os ângulos X, Y, Z ao longo do tempo (Figura 3)
4. Se você selecionar a guia "Instrumentos", verá os medidores mostrando as mesmas informações (Figura 4)

Você pode ver o sensor em ação no Vídeo.

Parabéns! Você criou um projeto Visuino convertendo a aceleração em ângulo do acelerômetro MPU6050 e do sensor giroscópio.

Na Figura 5 você pode ver o diagrama completo do Visuino.

Também está em anexo o projeto Visuino, que criei para este Instructable. Você pode fazer o download e abri-lo em Visuino: