Calibración fácil del magnetómetro de hierro duro y blando: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Si tu hobby es RC, drones, robótica, electrónica, realidad aumentada o similar entonces tarde o temprano te encontrarás con la tarea de calibración del magnetómetro. Cualquier módulo de magnetómetro debe ser calibrado, debido a que la medición del campo magnético se somete a algunas distorsiones. Hay dos tipos de estas distorsiones: las distorsiones de hierro duro y las distorsiones de hierro blando. La teoría sobre estas distorsiones la puedes encontrar aquí. Para obtener las medidas precisas, debe calibrar el magnetómetro para las distorsiones de hierro duro y blando. Este instructivo describe la forma fácil de hacerlo.

Paso 1: Cosas que necesita

Hardware:

• Módulo de magnetómetro HMC5883L
• Placa Arduino Mega 2560

* Pero puede adoptar fácilmente este instructable para otro módulo de magnetómetro o placa arduino.

Software:

• MagMaster
• MagViewer

Firmware:

Bosquejo de Arduino

* Este esquema está escrito para el módulo HMC5883L, pero puede adoptarlo fácilmente para su módulo.

Otros:

• Caja de papel
• Tablero de circuitos
• Alambres

Paso 2: hacer la caja de calibración

Para el proceso de calibración debe realizar la caja de calibración especial (figura 2.1). Para hacer esto usé una caja de papel, pero puedes usar una de plástico, una barra de madera o algo más. Debe unir el módulo del magnetómetro con la caja (por ejemplo con pegamento) como se muestra en la imagen 2.1. En las caras de la caja debe dibujar el sistema de coordenadas de acuerdo con el sistema de coordenadas del módulo del magnetómetro.

Paso 3: Conexión eléctrica

Conecte el módulo del magnetómetro y la placa arduino como se muestra en la imagen 3.1. Tenga en cuenta que la tensión de alimentación del módulo del magnetómetro puede ser de 3, 3 V (como en mi caso con la versión HMC5883L GY-273).

Paso 4: instalar el software y el firmware

Descargue el software y el firmware aquí. Este archivo contiene archivos:

• MagMaster.exe - el programa de calibración del magnetómetro
• MagViewer.exe - el programa de visualización de medidas del magnetómetro
• Arduino_Code: el boceto de arduino para el proceso de calibración
• Arduino_Test_Results: el boceto de arduino para probar los resultados de calibración
• Arduino_Radius_Stabilisation: el boceto de arduino para probar los resultados de calibración con el algoritmo de estabilización de radio de esfera
• Archivos MagMaster y archivos MagViewer: los archivos del sistema para MagMaster.exe y MagViewer.exe

Copie todos estos archivos en cualquier carpeta. Sube el boceto "Arduino_Code" a la placa arduino. Este boceto de arduino requiere la biblioteca HMC5883L, copie la carpeta "HMC5883L" (ubicada en la carpeta "Arduino_Code") a la carpeta "C: / Archivos de programa / Arduino / bibliotecas" antes de cargar el boceto.

Paso 5: Calibración

Introducción

La calibración del magnetómetro es el proceso de obtener la matriz de transformación y el sesgo.

Para obtener las medidas calibradas del campo magnético, debe usar esta matriz de transformación y sesgo en su programa. En su algoritmo, debe aplicar el sesgo al vector de datos del magnetómetro no calibrado (coordenadas X, Y, Z) y luego multiplicar la matriz de transformación por este vector resultante (imagen 5.4). El algoritmo C de estos cálculos se puede encontrar en los bocetos "Arduino_Test_Results" y "Arduino_Radius_Stabilization".

Proceso de calibracion

Ejecute MagMaster.exe y seleccione el puerto serie de la placa arduino. Las cadenas verdes en la ventana del programa indican las coordenadas del vector del magnetómetro (figura 5.1).

Coloque el módulo de magnetómetro (caja de calibración con módulo de magnetómetro adjunto) como se muestra en la imagen 5.2.1 y haga clic en el botón "Punto 0" del cuadro de grupo "Eje X +". Tenga en cuenta que la caja de calibración no está estacionaria con respecto al plano horizontal fijo. Luego coloque el magnetómetro como se muestra en la imagen 5.2.2 y haga clic en el botón "Punto 180" del cuadro de grupo "Eje X +" y así sucesivamente. Debe hacerlo de la siguiente manera (ver imagen 5.3 también):

• Imagen 5.2.1: "Punto 0", "Eje X +"
• Imagen 5.2.2: "Punto 180", "Eje X +"
• Imagen 5.2.3: "Punto 0", "Eje X-"
• Imagen 5.2.4: "Punto 180", "Eje X-"
• Imagen 5.2.5: "Punto 0", "Eje Y +"
• Imagen 5.2.6: "Punto 180", "Eje Y +"
• Imagen 5.2.7: "Punto 0", "Eje Y-"
• Imagen 5.2.8: "Punto 180", "Eje Y-"
• Imagen 5.2.9: "Punto 0", "Eje Z +"
• Imagen 5.2.10: "Punto 180", "Eje Z +"
• Imagen 5.2.11: "Punto 0", "Eje Z-"
• Imagen 5.2.12: "Punto 180", "Eje Z-"

Deberías llenar la mesa. Después de eso, haga clic en "Calcular matriz de transformación y sesgo" y obtenga la matriz de transformación y el sesgo (imagen 5.3).

¡Se obtienen la matriz de transformación y el sesgo! ¡La calibración está completa!

Paso 6: prueba y visualización

La visualización de medidas no calibradas

Sube el boceto "Arduino_Code" a la placa arduino. Ejecute MagViewer.exe, seleccione el puerto serie de la placa arduino (la tasa de boud del puerto seraial debe ser 9600 bps) y haga clic en "Ejecutar MagViewer". Ahora puede ver las coordenadas del vector de datos del magnetómetro en el espacio 3D en tiempo real (imagen 6.1, video 6.1, 6.2). Estas medidas no están calibradas.

La visualización de medidas calibradas

Edite el boceto "Arduino_Radius_Stabilization", reemplace la matriz de transformación predeterminada y los datos de sesgo con los datos obtenidos durante la calibración (su matriz de transformación y sesgo). Sube el boceto "Arduino_Radius_Stabilization" a la placa arduino. Ejecute MagViewer.exe, seleccione el puerto serie (la velocidad de comunicación es de 9600 bps), haga clic en "Ejecutar MagViewer". Ahora puede ver las medidas calibradas en el espacio 3D en tiempo real (imagen 6.2, video 6.3, 6.4).

¡Al usar estos bocetos, puede escribir fácilmente el algoritmo para su proyecto de magnetómetro con medidas calibradas!