Arduino Nano: Acelerômetro Giroscópio Compasso MPU9250 I2C Sensor com Visuino: 11 etapas

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

MPU9250 é um dos mais avançados sensores combinados de acelerômetro, giroscópio e bússola de tamanho pequeno atualmente disponíveis. Eles têm muitos recursos avançados, incluindo filtragem de passagem baixa, detecção de movimento e até mesmo um processador especializado programável. Tendo cerca de 130 registradores, no entanto, com muitas configurações, eles também são muito difíceis de trabalhar a partir do código.

Algumas semanas atrás, a GearBest foi legal o suficiente para doar um módulo MPU9250 para patrocinar a adição de suporte para ele no Visuino. Demorou 2 semanas de trabalho duro, mas no final eu não só tinha o suporte para MPU9250 implementado, mas também adicionei o conversor de aceleração para ângulo, complementar (primeira e segunda ordem) e filtros de Kalman que podem ser usados com ele para melhorar precisão.

Este é o primeiro Instructable sobre o novo suporte MPU9250 no Visuino, e mostra como é fácil usá-lo com o Visuino. Nos Instructables a seguir, mostrarei como você pode usar o conversor de Aceleração para Ângulo, os filtros Complementar e de Kalman e obter resultados realmente bons de seu módulo de sensor.

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 de sensor MPU9250 (no meu caso generosamente doado pela GearBest)
3. 4 fios de ligação fêmea-fêmea

Etapa 2: conectar a bússola do giroscópio do acelerômetro MPU9250 ao Arduino

1. Conecte a alimentação 5V VCC (fio vermelho), terra (fio preto), SDA (fio verde) e SCL (fio amarelo) ao módulo MPU9250 (Figura 1)
2. Conecte a outra extremidade do fio terra (fio preto) ao pino terra da placa Arduino (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 (Figura 2)
4. Conecte a outra extremidade do fio SDA (fio verde) ao pino SDA / analógico 4 da placa Arduino Nano (Figura 2)
5. Conecte a outra extremidade do fio SCL (fio amarelo) ao pino 5 SCL / analógico da placa Arduino Nano (Figura 2)
6. A Figura 3 mostra onde estão os pinos de aterramento, 5V de alimentação, SDA / analógico 4 e SCL / analógico 5, pinos do Arduino Nano

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: Adicionar e conectar o componente MPU9250

1. Digite "mpu" na caixa Filtro da caixa de ferramentas do componente e selecione o componente "Accelerometer Gyroscope Compass MPU9250 I2C" (Figura 1) e solte-o na área de design (Figura 2)
2. Conecte o pino "Out" do componente AccelerometerGyroscopeCompass1 ao pino "In" do canal I2C do componente Arduino (Figura 3)

Etapa 5: No Visuino: Adicionar e conectar o componente do pacote

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 "pack" na caixa Filter da Component Toolbox, selecione o componente "Packet" (Figura 1) e solte-o na área de design
2. Conecte o pino de saída "Out" do componente Packet1 ao pino de entrada "In" do canal "Serial [0]" do componente "Arduino" (Figura 2)

Etapa 6: No Visuino: adicione 7 elementos binários analógicos ao componente do pacote e especifique seus nomes

1. Clique no botão "Ferramentas" do componente Packet1 (Figura 1)
2. No editor "Elementos" selecione o elemento "Binário Analógico" e clique no botão "+" (Figura 2) para adicionar o elemento Analógico
3. No Inspetor de Objetos, defina a propriedade "Nome" do Elemento Analógico para "Bússola (X)" (Figura 3)
4. No editor "Elementos", selecione o elemento "Binário Analógico" à direita e, a seguir, clique no botão "+" à esquerda para adicionar outro elemento Analógico
5. No Inspetor de Objetos, defina a propriedade "Nome" do novo Elemento Analógico para "Bússola (Y)" (Figura 4)
6. No editor "Elementos", selecione o elemento "Binário Analógico" à direita e, a seguir, clique no botão "+" à esquerda para adicionar outro elemento Analógico
7. No Inspetor de Objetos, defina a propriedade "Nome" do novo Elemento Analógico para "Bússola (Z)" (Figura 5)
8. Repita as mesmas etapas para adicionar mais 7 elementos binários analógicos chamados "Acelerômetro (X)", "Acelerômetro (Y)", "Acelerômetro (Z)", "Giroscópio (X)", "Giroscópio (Y)", "Giroscópio (Z) "e" Termômetro "(Figura 6)

Etapa 7: No Visuino: configure a visualização do elemento do pacote para o termômetro

O Visuino por padrão pode exibir os elementos analógicos do componente do pacote em medidores. No entanto, é bom exibir a temperatura no termômetro. Visuino permite a personalização da forma como os elementos analógicos são exibidos.

1. No editor de Elementos, selecione o último elemento analógico denominado "Termômetro" (Figura 1)
2. No Inspetor de Objetos selecione a propriedade "Instrumento" e clique no botão "Seta para Baixo" ao lado do seu valor (Figura 1)
3. Na caixa suspensa, selecione "Termômetro" (Figura 2)
4. No Object Inspector, expanda a propriedade "Instrument" e, a seguir, a subpropriedade "Scale" (Figura 3)
5. No Object Inspector, defina o valor da subpropriedade "Auto" da "Scale" para False (Figura 3). Isso irá desabilitar o escalonamento automático para o termômetro
6. No Object Inspector defina a subpropriedade "Max" da "Scale" para 100 (Figura 4). Isso irá configurar o termômetro para ter uma escala de 0 a 100

Etapa 8: No Visuino: especifique o cabeçalho do pacote exclusivo

Para garantir que o Visuino encontre o ponto de partida do pacote, precisamos ter um cabeçalho exclusivo. O componente Pacote usa um algoritmo especial para garantir que o marcador de cabeçalho não apareça nos dados.

1. Selecione o componente Packet1 (Figura 1)
2. No Object Inspector, expanda a propriedade "Head Marker" (Figura 1)
3. No Object Inspector clique no botão "…" (Figura 1)
4. No editor de Bytes digite alguns números, como exemplo 55 55 (Figura 2)
5. Clique no botão OK para confirmar e fechar o editor

Etapa 9: No Visuino: Conecte o componente MPU9250 aos elementos do componente do pacote

1. Clique na caixa "Out" que contém os pinos da "Compass" do componente AccelerometerGyroscopeCompass1 para começar a conectar todos os pinos Out de uma vez (Figura 1)
2. Mova o mouse sobre o pino "In" do elemento "Elements. Compass (X)" do componente Packet1. O Visuino irá espalhar automaticamente os fios para que eles se conectem corretamente aos demais pinos (Figura 1)
3. Clique na caixa “Out” que contém os pinos do “Accelerometer” do componente AccelerometerGyroscopeCompass1 para começar a conectar todos os pinos Out de uma vez (Figura 2)
4. Mova o mouse sobre o pino "In" do elemento "Elements. Accelerometer (X)" do componente Packet1. O Visuino irá espalhar automaticamente os fios para que eles se conectem corretamente aos demais pinos (Figura 2)
5. Clique na caixa "Out" que contém os pinos do "Gyroscope" do componente AccelerometerGyroscopeCompass1 para começar a conectar todos os pinos Out de uma vez (Figura 3)
6. Mova o mouse sobre o pino "In" do elemento "Elements. Gyroscope (X)" do componente Packet1. O Visuino irá espalhar automaticamente os fios para que eles se conectem corretamente aos demais pinos (Figura 3)
7. Conecte o pino "Out" do "Termômetro" do componente AccelerometerGyroscopeCompass1 ao pino "In" do pino de entrada "Elements. Thermometer" do componente Packet1 (Figura 4)

Etapa 10: 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 11: e jogar …

1. No Visuino selecione o ComPort, clique na caixa suspensa "Formato:" e selecione Packet1 (Figura 1)
2. Clique no botão "Conectar" (Figura 1)
3. Se você selecionar a guia "Escopo", verá o Escopo traçando os valores X, Y, Z do acelerômetro, giroscópio e bússola, bem como a temperatura ao longo do tempo (Figura 2)
4. Se você selecionar a aba "Instrumentos", verá o Termômetro e os Medidores mostrando as mesmas informações (Figura 3)

Você pode ver o acelerômetro MPU9250 conectado e funcionando, giroscópio e sensor de bússola na Figura 4.

Parabéns! Você criou um projeto de medição de acelerômetro, giroscópio e bússola MPU9250 no Arduino, com instrumentação visual.

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: