Arduino Nano i Visuino: Konwersja przyspieszenia do kąta z akcelerometru i żyroskopu Czujnik MPU6050 I2C: 8 kroków (ze zdjęciami)

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

Jakiś czas temu opublikowałem samouczek o tym, jak podłączyć akcelerometr, żyroskop i czujnik kompasu MPU9250 do Arduino Nano i zaprogramować go za pomocą Visuino, aby wysyłać dane pakietowe i wyświetlać je na Scope and Visual Instruments.

Akcelerometr wysyła siły przyspieszenia X, Y i Z. Często jednak musimy przekonwertować siły na kąty X, Y, Z 3D, aby określić orientację 3D czujnika. Sporo osób poprosiło o taki samouczek i wreszcie znalazłem czas, aby to zrobić.

Niektórzy pytali też, jak podłączyć i używać akcelerometru i czujnika żyroskopowego MPU6050, dlatego postanowiłem wykorzystać ten moduł do samouczka zamiast bardziej skomplikowanego i droższego MPU9250.

W tym samouczku pokażę, jak łatwo jest podłączyć akcelerometr MPU6050 i czujnik żyroskopowy do Arduino Nano i zaprogramować go w Visuino, aby przekonwertować przyspieszenie na kąt 3D X, Y, Z.

Krok 1: Komponenty

1. Jedna płytka kompatybilna z Arduino (używam Arduino Nano, bo mam jedną, ale każda inna będzie w porządku)
2. Jeden moduł czujnika żyroskopu przyspieszenia MPU6050
3. 4 przewody połączeniowe żeńsko-żeńskie

Krok 2: Podłącz akcelerometr i żyroskop MPU6050 do Arduino

1. Podłącz zasilanie 5 V VCC (czerwony przewód), uziemienie (czarny przewód), SCL (żółty przewód) i SDA (zielony przewód) do modułu MPU6050 (Zdjęcie 1)
2. Podłącz drugi koniec przewodu uziemiającego (czarny przewód) do styku uziemiającego płyty Arduino Nano (zdjęcie 2)
3. Podłącz drugi koniec przewodu zasilającego 5 V VCC (czerwony przewód) do pinu zasilania 5 V płyty Arduino Nano (zdjęcie 2)
4. Podłącz drugi koniec przewodu SDA (zielony przewód) do SDA/pinu analogowego 4 płyty Arduino Nano (zdjęcie 3)
5. Podłącz drugi koniec przewodu SCL (żółty przewód) do SCL/pinu analogowego 5 płyty Arduino Nano (Zdjęcie 3)
6. Zdjęcie 4 pokazuje, gdzie znajduje się uziemienie, zasilanie 5 V, pin 4 SDA/analogowy i pin 5 SCL/analogowy, piny Arduino Nano

Krok 3: Uruchom Visuino i wybierz typ płytki Arduino

Aby rozpocząć programowanie Arduino, musisz mieć zainstalowane Arduino IDE stąd:

Upewnij się, że zainstalowałeś 1.6.7 lub nowszy, w przeciwnym razie ta instrukcja nie będzie działać!

Visuino: https://www.visuino.com również musi być zainstalowane.

1. Uruchom Visuino, jak pokazano na pierwszym obrazku
2. Kliknij przycisk „Narzędzia” na komponencie Arduino (Zdjęcie 1) w Visuino
3. Gdy pojawi się okno dialogowe, wybierz Arduino Nano, jak pokazano na Zdjęciu 2

Krok 4: W Visuino: Dodaj i połącz MPU9650 oraz akcelerację z komponentami kąta

Najpierw musimy dodać komponenty do sterowania czujnikiem MPU6050 i przekonwertować przyspieszenie X, Y, Z na 3D X, Y, Z Angle:

1. Wpisz „6050” w polu Filter w przyborniku komponentów, a następnie wybierz komponent „Accelerometer Gyroscope MPU6000/MPU6050 I2C” (Zdjęcie 1) i upuść go w obszarze projektowania (Zdjęcie 2)
2. Wpisz „kąt” w polu Filtr przybornika komponentów, a następnie wybierz komponent „Przyspieszenie do kąta” (Zdjęcie 2) i upuść go w obszarze projektowym (Zdjęcie 3)
3. Kliknij pole „Out” w polu „Accelerometer” zawierającym piny X, Y, X Acceleration komponentu AccelerometerGyroscope1, aby rozpocząć jednoczesne łączenie wszystkich pinów Out (Zdjęcie 3)
4. Przesuń mysz nad pin wejściowy „X” w polu „In” składnika AccelerationToAngle1. Visuino automatycznie rozłoży przewody tak, aby prawidłowo połączyły się z resztą pinów (Zdjęcie 3)
5. Podłącz pin "Out" komponentu AccelerometerGyroscope1 do pinu "In" kanału I2C komponentu Arduino (Zdjęcie 4)

Krok 5: W Visuino: Dodaj komponent pakietu i ustaw znacznik nagłówka

Aby przesłać wszystkie dane kanałów przez port szeregowy z Arduino, możemy użyć komponentu Packet do spakowania kanałów razem i wyświetlenia ich w Scope and Gauges w Visuino:

1. Wpisz „pakiet” w polu Filtr przybornika komponentów, a następnie wybierz komponent „Generator analogowy sinusoidalny” (Zdjęcie 1) i upuść go w obszarze projektowym
2. We Właściwościach rozwiń właściwość „Znacznik nagłówka” (Zdjęcie 2)
3. We Właściwościach kliknij przycisk „…” (Zdjęcie 2)
4. W edytorze Bytes wpisz kilka liczb, na przykład 55 55 (Zdjęcie 3)
5. Kliknij przycisk OK, aby potwierdzić i zamknąć edytor

Krok 6: W Visuino: Dodaj 3 binarne elementy analogowe do komponentu pakietu i połącz je

1. Kliknij przycisk „Narzędzia” komponentu Packet1 (Zdjęcie 1)
2. W edytorze „Elements” wybierz element „Binary Analog”, a następnie kliknij 3 razy przycisk „+” (Zdjęcie 2), aby dodać 3 elementy analogowe (Zdjęcie 3)
3. Kliknij pole „Out” w polu „Accelerometer” zawierającym szpilki komponentu AccelerationToAngle1, aby rozpocząć łączenie wszystkich pinów Out jednocześnie (Zdjęcie 4)
4. Najedź myszą na pin "In" elementu "Elements. Analog(Binary)1" komponentu Packet1. Visuino automatycznie rozłoży przewody tak, aby prawidłowo połączyły się z resztą pinów (Zdjęcie 4)
5. Podłącz pin wyjściowy "Out" komponentu Packet1 do pinu wejściowego "In" kanału "Serial[0]" komponentu "Arduino" (Zdjęcie 5)

Krok 7: Wygeneruj, skompiluj i prześlij kod Arduino

1. W Visuino naciśnij F9 lub kliknij przycisk pokazany na Zdjęciu 1, aby wygenerować kod Arduino i otworzyć Arduino IDE
2. W Arduino IDE kliknij przycisk Prześlij, aby skompilować i przesłać kod (Zdjęcie 2)

Krok 8: I graj…

Podłączony i działający akcelerometr MPU6050 oraz czujnik żyroskopowy można zobaczyć na Zdjęciu 1.

1. W Visuino wybierz port szeregowy, a następnie kliknij rozwijane pole „Format:” i wybierz Pakiet 1 (Zdjęcie 2)
2. Kliknij przycisk „Połącz” (Zdjęcie 2)
3. Jeśli wybierzesz zakładkę "Zakres", zobaczysz zakres wykreślający kąty X, Y, Z w czasie (Zdjęcie 3)
4. Jeśli wybierzesz zakładkę "Instrumenty", zobaczysz wskaźniki pokazujące te same informacje (Zdjęcie 4)

Możesz zobaczyć czujnik w akcji na wideo.

Gratulacje! Utworzyłeś projekt Visuino konwertujący przyspieszenie na kąt z akcelerometru MPU6050 i czujnika żyroskopowego.

Na Zdjęciu 5 widać pełny schemat Visuino.

Dołączony jest również projekt Visuino, który stworzyłem dla tego Instructable. Możesz go pobrać i otworzyć w Visuino: