Arduino Nano: Beschleunigungsmesser-Gyroskop-Kompass MPU9250 I2C-Sensor mit Visuino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Der MPU9250 ist einer der fortschrittlichsten kombinierten Beschleunigungsmesser-, Gyroskop- und Kompasssensoren, die derzeit erhältlich sind. Sie verfügen über viele fortschrittliche Funktionen, darunter Tiefpassfilterung, Bewegungserkennung und sogar einen programmierbaren Spezialprozessor. Mit fast 130 Registern und vielen Einstellungen ist es jedoch auch sehr schwierig, mit ihnen vom Code aus zu arbeiten.

Vor ein paar Wochen war GearBest so nett, ein MPU9250-Modul zu spenden, um die Unterstützung in Visuino zu sponsern. Es hat 2 Wochen harter Arbeit gedauert, aber am Ende hatte ich nicht nur die Unterstützung für MPU9250 implementiert, sondern auch Acceleration To Angle Converter, Complementary (erste und zweite Ordnung) und Kalman-Filter hinzugefügt, die damit verwendet werden können, um zu verbessern Präzision.

Dies ist das erste Instructable auf der neuen MPU9250-Unterstützung in Visuino und zeigt, wie einfach es mit Visuino zu verwenden ist. In den folgenden Instructables zeige ich Ihnen, wie Sie den Beschleunigungs-Winkel-Konverter, die Komplementär- und Kalman-Filter verwenden und mit Ihrem Sensormodul wirklich gute Ergebnisse erzielen können.

Schritt 1: Komponenten

1. Ein Arduino-kompatibles Board (ich benutze Arduino Nano, weil ich eines habe, aber jedes andere wird gut sein)
2. Ein MPU9250 Sensor Module (in meinem Fall großzügig gespendet von GearBest)
3. 4 weibliche-weibliche Überbrückungsdrähte

Schritt 2: Verbinden Sie den MPU9250 Beschleunigungsmesser Gyroskop Kompass mit Arduino

1. Verbinden Sie 5V VCC Power (rotes Kabel), Masse (schwarzes Kabel), SDA (grünes Kabel) und SCL (gelbes Kabel) mit dem MPU9250 Modul (Bild 1)
2. Verbinden Sie das andere Ende des Erdungskabels (schwarzes Kabel) mit dem Erdungsstift der Arduino-Platine (Bild 2)
3. Verbinden Sie das andere Ende des 5V VCC-Stromkabels (rotes Kabel) mit dem 5V-Stromanschluss der Arduino-Platine (Bild 2)
4. Verbinden Sie das andere Ende des SDA-Kabels (grünes Kabel) mit dem SDA / Analog-Pin 4 des Arduino Nano-Boards (Bild 2)
5. Verbinden Sie das andere Ende des SCL-Kabels (gelbes Kabel) mit SCL / analogem Pin 5 des Arduino Nano-Boards (Bild 2)
6. Bild 3 zeigt, wo sich Masse, 5V Power, SDA/Analog Pin 4 und SCL/Analog Pin 5 befinden, Pins des Arduino Nano

Schritt 3: Starten Sie Visuino und wählen Sie den Arduino-Board-Typ aus

Um mit der Programmierung des Arduino zu beginnen, müssen Sie die Arduino IDE von hier installieren:

Stellen Sie sicher, dass Sie 1.6.7 oder höher installieren, sonst funktioniert dieses Instructable nicht!

Das Visuino: https://www.visuino.com muss ebenfalls installiert werden.

1. Starten Sie Visuino wie im ersten Bild gezeigt
2. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Tools" auf der Arduino-Komponente (Bild 1) in Visuino
3. Wenn der Dialog erscheint, wählen Sie Arduino Nano wie in Bild 2 gezeigt

Schritt 4: In Visuino: MPU9250-Komponente hinzufügen und verbinden

1. Geben Sie "mpu" in das Filterfeld der Component Toolbox ein, wählen Sie dann die Komponente "Accelerometer Gyroscope Compass MPU9250 I2C" (Bild 1) und legen Sie sie im Designbereich ab (Bild 2)
2. Verbinden Sie den "Out" -Pin der AccelerometerGyroscopeCompass1-Komponente mit dem "In" -Pin des I2C-Kanals der Arduino-Komponente (Bild 3)

Schritt 5: In Visuino: Paketkomponente hinzufügen und verbinden

Um alle Kanaldaten über den seriellen Port von Arduino zu senden, können wir die Packet-Komponente verwenden, um die Kanäle zusammenzupacken und sie im Bereich und in den Messgeräten in Visuino anzuzeigen:

1. Geben Sie "pack" in das Filterfeld der Component Toolbox ein, wählen Sie dann die Komponente "Packet" (Bild 1) und legen Sie sie im Designbereich ab
2. Verbinden Sie den "Out"-Ausgangspin der Packet1-Komponente mit dem "In"-Eingangspin des "Serial[0]"-Kanals der "Arduino"-Komponente (Bild 2)

Schritt 6: In Visuino: Fügen Sie der Paketkomponente 7 binäre analoge Elemente hinzu und geben Sie ihre Namen an

1. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Tools" der Packet1-Komponente (Bild 1)
2. Wählen Sie im Editor "Elemente" das Element "Binary Analog" aus und klicken Sie dann auf die Schaltfläche "+" (Bild 2), um das analoge Element hinzuzufügen
3. Setzen Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Name" des Analog Elements auf "Kompass(X)" (Bild 3)
4. Wählen Sie im Editor „Elemente“rechts das Element „Binary Analog“aus und klicken Sie dann links auf die Schaltfläche „+“, um ein weiteres analoges Element hinzuzufügen
5. Setzen Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Name" des neuen Analog Elements auf "Kompass(Y)" (Bild 4)
6. Wählen Sie im Editor „Elemente“rechts das Element „Binary Analog“aus und klicken Sie dann links auf die Schaltfläche „+“, um ein weiteres analoges Element hinzuzufügen
7. Setzen Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Name" des neuen Analog Elements auf "Kompass(Z)" (Bild 5)
8. Wiederholen Sie die gleichen Schritte, um 7 weitere binäre analoge Elemente mit den Namen "Beschleunigungsmesser (X)", "Beschleunigungsmesser (Y)", "Beschleunigungsmesser (Z)", "Gyroskop (X)", "Gyroskop (Y)", "Gyroskop (Z)" und "Thermometer" (Bild 6)

Schritt 7: In Visuino: Konfigurieren Sie die Visualisierung des Paketelements für das Thermometer

Der Visuino kann standardmäßig die analogen Elemente der Paketkomponente in Gauges anzeigen. Es ist jedoch schön, die Temperatur im Thermometer anzuzeigen. Visuino ermöglicht die Anpassung der Darstellung der analogen Elemente.

1. Wählen Sie im Elements-Editor das letzte analoge Element namens "Thermometer" (Bild 1)
2. Wählen Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Instrument" aus und klicken Sie neben dem Wert auf die Schaltfläche "Pfeil nach unten" (Bild 1)
3. Wählen Sie aus dem Dropdown-Feld "Thermometer" (Bild 2)
4. Erweitern Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Instrument", dann die Untereigenschaft "Scale" (Bild 3)
5. Setzen Sie im Objektinspektor den Wert der Untereigenschaft "Auto" von "Scale" auf False (Bild 3) Dies deaktiviert die automatische Skalierung für das Thermometer
6. Setzen Sie im Objektinspektor die Untereigenschaft "Max" von "Scale" auf 100 (Bild 4) Dies konfiguriert das Thermometer auf eine Skala von 0 bis 100

Schritt 8: In Visuino: Geben Sie einen eindeutigen Paket-Header an

Um sicherzustellen, dass Visuino den Startpunkt des Pakets findet, benötigen wir einen eindeutigen Header. Die Packet-Komponente verwendet einen speziellen Algorithmus, um sicherzustellen, dass die Header-Markierung nicht in den Daten erscheint.

1. Wählen Sie die Packet1-Komponente (Bild 1)
2. Erweitern Sie im Objektinspektor die Eigenschaft "Head Marker" (Bild 1)
3. Klicken Sie im Objektinspektor auf die Schaltfläche "…" (Bild 1)
4. Geben Sie im Bytes-Editor einige Zahlen ein, z. B. 55 55 (Bild 2)
5. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK, um den Editor zu bestätigen und zu schließen

Schritt 9: In Visuino: Verbinden Sie die MPU9250-Komponente mit den Elementen der Paketkomponente

1. Klicken Sie in das Feld "Out", das die Pins des "Compass" der Komponente AccelerometerGyroscopeCompass1 enthält, um alle Out-Pins auf einmal zu verbinden (Bild 1)
2. Bewegen Sie die Maus über den „In“-Pin des „Elements. Compass(X)“-Elements der Packet1-Komponente. Der Visuino breitet die Drähte automatisch aus, sodass sie korrekt mit den restlichen Pins verbunden sind (Bild 1)
3. Klicken Sie in das Feld "Out", das die Pins des "Accelerometer" der Komponente AccelerometerGyroscopeCompass1 enthält, um alle Out-Pins auf einmal zu verbinden (Bild 2)
4. Bewegen Sie die Maus über den „In“-Pin des „Elements. Accelerometer(X)“-Elements der Packet1-Komponente. Der Visuino breitet die Drähte automatisch aus, sodass sie korrekt mit den restlichen Pins verbunden sind (Bild 2)
5. Klicken Sie in das Feld "Out", das die Pins des "Gyroscope" der Komponente AccelerometerGyroscopeCompass1 enthält, um alle Out-Pins auf einmal zu verbinden (Bild 3)
6. Bewegen Sie die Maus über den „In“-Pin des „Elements. Gyroscope(X)“-Elements der Packet1-Komponente. Der Visuino breitet die Drähte automatisch aus, sodass sie korrekt mit den restlichen Pins verbunden sind (Bild 3)
7. Verbinden Sie den "Out"-Pin des "Thermometers" der AccelerometerGyroscopeCompass1-Komponente mit dem "In"-Pin des "Elements. Thermometer"-Eingangspins der Packet1-Komponente (Bild 4)

Schritt 10: Generieren, Kompilieren und Hochladen des Arduino-Codes

1. Drücken Sie in Visuino F9 oder klicken Sie auf die in Bild 1 gezeigte Schaltfläche, um den Arduino-Code zu generieren, und öffnen Sie die Arduino-IDE
2. Klicken Sie in der Arduino IDE auf die Schaltfläche Hochladen, um den Code zu kompilieren und hochzuladen (Bild 2)

Schritt 11: Und spielen …

1. Wählen Sie in Visuino den ComPort aus und klicken Sie dann auf das Dropdown-Feld "Format:" und wählen Sie Packet1 (Bild 1)
2. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Verbinden" (Bild 1)
3. Wenn Sie die Registerkarte "Scope" auswählen, sehen Sie das Scope, das die X-, Y-, Z-Werte von Beschleunigungsmesser, Gyroskop und Kompass sowie die Temperatur im Zeitverlauf aufzeichnet (Bild 2)
4. Wenn Sie die Registerkarte "Instrumente" auswählen, sehen Sie, dass das Thermometer und die Messgeräte die gleichen Informationen anzeigen (Bild 3)

Sie können den angeschlossenen und laufenden MPU9250-Beschleunigungsmesser, das Gyroskop und den Kompasssensor auf Bild 4 sehen.

Herzliche Glückwünsche! Sie haben mit Visual Instrumentation ein MPU9250-Beschleunigungsmesser-, Gyroskop- und Kompass-Messprojekt in Arduino erstellt.

Auf Bild 5 sehen Sie das komplette Visuino-Diagramm.

Ebenfalls beigefügt ist das Visuino-Projekt, das ich für dieses Instructable erstellt habe. Sie können es in Visuino herunterladen und öffnen: