Набор для Arduino Lafvin

R9AL | 2020 / Arduino : Учебник для MEGA2560 > Урок 16. GY-521 Module.

Обзор

На этом уроке мы узнаем, как использовать модуль GY-521, который является одним из лучших датчиков IMU (Inertia Measurement Unit), совместимые с Arduino. Гиростабилизатор GY-521 используются в самобалансирующихся роботах, беспилотниках, смартфонах и т. д.

Необходимые компоненты:

Lafvin Mega2560 R3 - 1шт.
GY-521 Module - 1шт.
F-М провода - 4шт.

Описание компонентов

GY-521 SENSOR

Датчик InvenSense GY-521 содержит акселерометр MEMS и гироскоп MEMS в одном чипе. Он довольно точный, так как он содержит 16-битное аналого-цифровое аппаратное преобразование для каждого канала. Поэтому он захватывает каналы x, y и z одновременно. Датчик использует шину I2C для взаимодействия с Arduino. GY-521 не дорогой, особенно учитывая тот факт, что он сочетает в себе акселерометр и гироскоп.

Датчики IMU являются одним из самых часто используемых сегодня во всех видах электронных устройчтв. Их можно увидеть в смартфонах, носимых устройствах, игровых контроллерах и т.д. Датчики IMU помогают нам определить положение объекта, прикрепленного к датчику, в трехмерном пространстве. Эти значения обычно выражены в углах, что помогает нам определить свое положение. Таким образом, они используются в смартфонах для определения его ориентации. А также в носимых гаджетах, таких как Nike Fuel Band или Fit Bit, которые используют датчики IMU для отслеживания движения.

Как это работает?

Датчики IMU обычно состоят из двух или более частей. Перечисляя их по приоритету: акселерометр, гироскоп, магнитометр и высотомер. GY-521 - 6 степеней свободы или шестиосевой датчик IMU, что означает, что он выдает шесть значений. Три значения от акселерометра и три от гироскопа. GY-521 - это датчик, основанный на технологии MEMS (микроэлектромеханические системы). Оба акселерометр и гироскоп встроены в одну микросхему. Этот чип использует I2C (Inter Integrated Circuit) протокол для связи.

Как работает акселерометр?

Акселерометр работает по принципу пьезоэлектрического эффекта. Вот представьте, кубовидная коробка с небольшим шариком внутри, как на картинке выше. Стены этой коробки сделаны с пьезоэлектрическими кристаллами. Всякий раз, когда вы наклоняете коробку, мяч вынужден двигаться в направлении наклона из-за силы тяжести. Стена с который шар сталкивается, создает крошечные пьезоэлектрические токи. Всего три пары противоположных стенок в кубоиде. Каждая пара соответствует оси в трехмерном пространстве: оси X, Y и Z. В зависимости от тока, вырабатываемого пьезоэлектрическими стенками, мы можем определить направление наклона и его величину.

Как работает гироскоп?

Гироскопы работают по принципу ускорения Кориолиса. Представь, что есть вилкообразная структура, которая находится в постоянном движении вперед и назад. Он удерживается на месте используя пьезоэлектрические кристаллы. Всякий раз, когда вы пытаетесь наклонить это расположение, кристаллы испытывают силу в направлении наклона. Это вызвано в результате инерция движущейся вилки. Таким образом, кристаллы создают ток в соответчии с пьезоэлектрическим эффектом, и этот ток усиливается. Значения затем уточняются главным микроконтроллером.
Принципиальная схема:

Монтажная схема:

Далее нам нужно настроить линии I2C. Для этого подключите пин с надписью SDA на GY-521 к аналоговому выводу Arduino 4 (SDA). И пин, который помечен как SCL на GY-521 к аналоговому выводу Arduino 5 (SCL). И это все, вы закончили подключение GY-521 к Arduino.

Код:

Короткий пример - этот небольшой проект показывает все исходные значения (акселерометр, гироскоп и температура). Должно работать на Arduino MEGA2560, Nano, Leonardo, а также Due.

После подключения откройте программу из папки с кодом - урок 16 GY-521 и нажмите "ЗАГРУЗИТЬ", чтобы загрузить программу. См. Урок 2 для получения подробной информации о процессе загрузки, если есть какие-либо ошибки. Прежде чем вы сможете запустить это, убедитесь, что вы установили библиотеку "MPU6500" или переустановите его, если необходимо. В противном случае ваш код не будет работать. Подробнее о загрузке файла библиотеки см. Урок 1.

Пример:

Откройте монитор, после чего вы сможете увидеть данные:

Нажмите кнопку Serial Monitor, чтобы включить последовательный монитор. Как работать с Монитором порта подробно описано в Урок 1.