Modul Gyro cu 3 axe și accelerometru GY-521 MPU-6050
GY-521 Modulul MPU-6050 Modulul MPU6050, senzorii giroscopici analogici de 3 Axe + Modulul de Accelerometru Axial 3
Acum, folosind giroscopul GY-521, puteți abandona joystick-ul, mânerele și alte dispozitive mecanice în consolele de control staționare. Utilizarea unui giroscop cu accelerometru pentru a controla poziția camerei web utilizând servo-drive-urile este prezentată mai jos.
Aplicația cea mai interesantă a unui giroscop și a unui accelerometru este în mișcarea sistemelor semi-automate și automate. Aparatul măsoară și raportează microcontrolerului accelerația și orientarea. Parametrii dinamici ai obiectului mobil, care modulul de măsurare 3 axe giroscop și accelerometru GY-521 MPU-6050: pas (nas în sus și în jos), girație (nas la stânga și la dreapta) și rola (sensul acelor de ceasornic sau invers acelor de ceasornic în căutarea din cabină obiect). Acestea sunt trimise la sistemul de navigație din sistemul de navigație, care calculează poziția curentă. Zborul unui quadrocopter fără un astfel de modul este imposibil.
Trei axe accelerometru „simte“ accelerarea proiecția pe axa X, Y și Z. Dacă dispozitivul este plasat orizontal și deplasează proiecția accelerației gravitaționale pe axa X și Y sunt zero. Forța gravitațională este percepută numai de elementele sensibile ale axei Z verticale. Din când în când, în repaus, accelerometrul este verificat și calibrat. În timpul mișcării, obiectul este în mod constant accelerat, apoi încetinind. Mișcarea nu este în mod ideal uniformă. Acest lucru ne permite să folosim accelerometrul nu numai pentru a determina poziția obiectului, ci și pentru a determina parametrii dinamici în timpul mișcării. Accelerometrul înregistrează suma accelerației în timpul mișcării și gravitației. Dacă toate indicațiile accelerometrului de-a lungul axelor X, Y, Z sunt aproape de zero, atunci motorul este oprit și obiectul este în cădere liberă - eliberăm parașutul. Creșterea datelor - parașuta deschisă, creșterea bruscă a datelor - o coliziune, există o aterizare!
Giroul cu trei axe este senzorul de rotație a obiectului, care vă permite să calculați unghiurile de rotire de-a lungul axelor X, Y, Z determinând vitezele unghiulare.
Roll (rolă), Pitch (Yang) și Yaw (yaw).
RECUNOAȘTEREA ȘI PROCESAREA PARAMETRILOR DE CIRCULAȚIE
Să presupunem că un quadrocopter pe un zbor orizontal se înclină. Accelerometrul înregistrează modificarea accelerației de-a lungul axelor. Acum accelerarea mișcării se adaugă la accelerarea gravitației într-o ordine diferită, nu ca la zborul fără rotire. Ca rezultat, sistemul de control va concluziona că se îndreaptă spre mal, deși, de fapt, există o mișcare orizontală. Pentru a procesa corect parametrii de mișcare și a recunoaște corect parametrii dinamici, se utilizează împreună un accelerometru și un giroscop.
Atunci când se utilizează un giroscop în cazul considerat, acesta va determina unghiul de rotație și va permite interpretarea corectă a datelor accelerometru. Utilizarea unui giroscop fără un accelerometru este imposibilă din cauza caracteristicilor matematicii giroscoane care au ca rezultat o acumulare de erori. Matematica specială vă permite să combinați prelucrarea datelor de la ambii senzori.
Giroscoapele și accelerometrele sunt utilizate pe scară largă în aviație, rachete, spațiu și echipamente militare. De exemplu. A fost o capturare a scopului prin vizionarea rezervorului în timpul mișcării. Deplasarea pe un teren accidentat cauzează distorsiuni puternice ale unghiului cilindrului pistolului. Accelerometrul și giroscopul ajută la fixarea vederii asupra țintei capturate.
68 (hexazecimal) dacă AD0 este conectat la firul comun.
69 (hexazecimal) dacă AD0 este conectat la jurnalul potențial. 1.
Putere GY-521 Modul de regulator de tensiune cip Q2 MIC5205-3.3BM5 la ieșire o tensiune de 3,3 V. La stabilizatorul este o ușoară cădere de tensiune de 0.3-.4 V, astfel încât tensiunea modulului de alimentare trebuie să fie mai mare de 3,3 V Indicatorul de putere al modulului giroscopului cu trei axe și al accelerometrului GY-521 MPU-6050 este LED-ul D1. Valoarea rezistențelor R4 și R5 poate fi diferită de cea prezentată în diagramă.
Conectarea modulului de giroscoapă cu 3 axe și accelerometru GY-521 MPU-6050 la Arduino UNO.
5 V Arduino - VCC
GND Arduino - GND
A4 Arduino - SDA
A5 Arduino - SCL
GND Arduino - AD0
În funcție de program - INT
Pietre subacvatice, recife și turbulențe
Când studiază funcționarea microscrutului MPU-6050 giroscop, trebuie avut în vedere faptul că giroscoapele mecanice se stabilizează în spațiu datorită proprietăților lor fizice. Giroul electronic nu poate funcționa așa. Ea măsoară numai viteza de rotație.
Fiecare modul GY-521 necesită calibrare. Citirile senzorilor au o anumită compensare față de zero, ceea ce introduce o eroare în măsurători. Este necesar să se țină cont de această deplasare pentru fiecare axă a giroscopului și pentru fiecare axă a accelerometrului, pentru a efectua o reglare a programului. În fabricarea microcircuitelor este imposibil să se obțină o precizie absolută a unghiului dintre axele senzorului, prin urmare unghiul dintre ele conține o eroare. De asemenea, nu trebuie să uităm că datele din trei axe pot avea proporționalitate diferită.
Cea mai mare precizie a rezultatelor transformărilor matematice pentru obținerea parametrilor mișcării va fi obținută prin citirea sincronă a datelor accelerometrului și giroscopului.
Atunci când se construiește o mașină controlată, trebuie evitate în mecanismele surselor de oscilație și ale armonicilor lor frecvența de rezonanță specificată în caracteristici.
Când vă familiarizați mai întâi cu modulul, verificați funcționarea acestuia pe magistrala de date I2C. Pentru a face acest lucru, utilizați scanerul de programe I2C.
Cipul ADC intern este foarte sensibil, adâncimea acestuia fiind de 16 biți. Cu această sensibilitate, există cerințe sporite privind puterea modulului, în ciuda propriului stabilizator. Nu este potrivit clasa sursă de energie „care este“ 5 V. În primul rând, este necesar să se ocupe cu parametrii de unda de alimentare sau valoarea de zgomot, folosind un osciloscop. Zgomotul din conducta electrică nu trebuie să depășească 50 mV. Utilizarea bateriilor în aceste condiții este adecvată, dar este costisitoare. Instalarea condensatoarelor nu va reduce zgomotul unei surse de alimentare de proastă calitate. Dacă sursa de alimentare este zgomotos, este necesar să refuzați, să o înlocuiți sau să o asamblați pe alta. În același timp, instalarea condensatoarelor pe liniile electrice lângă modulul GY-521 va reduce efectul unei interferențe electromagnetice puternice. Se recomandă răsucirea firelor de alimentare într-o pereche de fire răsucite. Nu utilizați unitatea de alimentare identică pentru modul și pentru alimentarea motoarelor. La calibrare, modulul giroscopului cu 3 axe și accelerometrul GY-521 MPU-6050 trebuie să aibă o sursă proprie separată de modulul MC și alți consumatori. Dacă în etapa primul termen este încă posibil de a pune sus cu o creștere a zgomotului în alimentarea cu energie electrică, apoi, în etapa de calibrare va duce la erori, iar măsurarea de înaltă precizie nu se poate vorbi fara o buna nutritie.
Programarea în arduino și matematică
O modalitate de a utiliza modulul GY-521 este de a folosi modulul microcontrolerului Arduino. Software-ul Arduino vă permite să instalați biblioteci pentru GY-521. Există o bibliotecă complexă I2Cdevlib pentru a accesa MPU-6050 și alte dispozitive de pe magistrala I2C.
Este instalat în folderul MPU6050. Utilizează tamponul hardware al chipului și capabilitățile de procesare digitală ale MPU-6050 pentru a efectua conversia datelor între diferite sisteme de coordonate și combină datele de la mai mulți senzori. O altă bibliotecă utilă este FreeIMU. orientată spre o unitate de măsurare inerțială a mai multor senzori și poate efectua procesarea complexă a datelor. FreeIMU utilizează I2Cdevlib, dar cea mai recentă versiune a pachetului I2Cdevlib împreună cu FreeIMU provoacă conflicte de versiune. Înainte de utilizare, asigurați-vă că este selectată versiunea corectă a I2Cdevlib.
La sfârșitul acestei secțiuni sunt linkuri către programele adaptate. În timpul executării programelor, se vor obține următoarele numere, dar acestea trebuie convertite la date semnificative.
MPU-6050
Citiți accel, temp și giroscop, eroare = 0
accel x, y, z: -123, -180, 14547
temperatura: 27.235 grade Celsius
giroscopul x, y, z. -6, -20, 52,
MPU-6050
Citiți accel, temp și giroscop, eroare = 0
accel x, y, z: -195, -203, 14510
temperatura: 27.128 grade Celsius
giroscopul x, y, z. -15, 14, 72,
MPU-6050
Citiți accel, temp și giroscop, eroare = 0
accel x, y, z: -232, -268, 14490
temperatura: 27,190 grade Celsius
giroscopul x, y, z. -4, -7, 45,
MPU-6050
Citiți accel, temp și giroscop, eroare = 0
accel x, y, z: -189, -170, 14632
temperatura: 27.199 grade Celsius
giroscopul x, y, z. -4, -7, 50,
.
Unghiul filtrului = α × (unghiul din giroscoapă) + (1 - α) × (unghiul de la accelerometru)
α = τ / (τ + δt)
Unghiul de la giroscoapă = (Ultimul unghi măsurat de filtru) + ω × δt
δt = timpul de eșantionare
τ = constanta de timp care depaseste intervalele dintre zgomote
Unghiul de filtrare este filtrat, unghiul de înclinare rezultat
Timpul recomandat de eșantionare este de aproximativ 0,04 s și o constantă de timp de aproximativ 1 s, care dă α≈0,96.
Valoarea unghiului de înclinare este suma valorii integrate a giroscopului și valoarea instantanee a accelerometrului. Sarcina principală a filtrului complementar este eliminarea driftului zero al giroscopului și erorile de integrare discrete. La fiecare etapă de integrare (etapa ciclului de control al mașinii), integrarea pantei este corectată folosind citirile accelerometrului. Rezistența acestei corecții este determinată de coeficientul de filtrare α. Alegerea coeficientului α depinde de variația zero a giroscopului, de rata de acumulare a erorilor de calcul și de condițiile de utilizare a mașinii. Deci, valoarea prea mică a α va avea ca rezultat funcționarea filtrului fiind afectată de vibrațiile carcasei. Ca regulă, coeficientul filtrului complementar este selectat manual pentru fiecare caz.
Modul software Giroscoape cu 3 axe și accelerometru GY-521 MPU-6050 pentru arduino:
GY_521_send_serial
ShowGY521Data
Versiunea în limba engleză a acestei secțiuni și continuarea conversației aici.
Aplicarea modernă a accelerometrului și a giroscopului:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: