Arduino Nano y Visuino: Convierta la aceleración en ángulo desde el acelerómetro y el giroscopio MPU6050 Sensor I2C: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Hace un tiempo publiqué un tutorial sobre cómo puede conectar el acelerómetro, giroscopio y sensor de brújula MPU9250 a Arduino Nano y programarlo con Visuino para enviar datos de paquetes y mostrarlos en un alcance e instrumentos visuales.

El acelerómetro envía fuerzas de aceleración X, Y y Z. Sin embargo, a menudo necesitamos convertir las fuerzas en un ángulo 3D X, Y, Z para determinar la Orientación 3D del sensor. Muy pocas personas solicitaron este tutorial, y finalmente encontré tiempo para hacerlo.

Algunas personas también preguntaron cómo se puede conectar y usar el sensor de giroscopio y acelerómetro MPU6050, así que decidí usar este módulo para el tutorial en lugar del MPU9250, más complejo y costoso.

En este tutorial, le mostraré lo fácil que es conectar el sensor de giroscopio y acelerómetro MPU6050 a Arduino Nano, y programarlo con Visuino para convertir la aceleración en un ángulo 3D X, Y, Z.

Paso 1: componentes

1. Una placa compatible con Arduino (yo uso Arduino Nano, porque tengo una, pero cualquier otra estará bien)
2. Un módulo de sensor de giroscopio de aceleración MPU6050
3. 4 cables de puente hembra-hembra

Paso 2: conecte el acelerómetro y giroscopio MPU6050 a Arduino

1. Conecte la alimentación VCC de 5 V (cable rojo), tierra (cable negro), SCL (cable amarillo) y SDA (cable verde) al módulo MPU6050 (imagen 1)
2. Conecte el otro extremo del cable de tierra (cable negro) a un pin de tierra de la placa Arduino Nano (Imagen 2)
3. Conecte el otro extremo del cable de alimentación VCC de 5 V (cable rojo) al pin de alimentación de 5 V de la placa Arduino Nano (Imagen 2)
4. Conecte el otro extremo del cable SDA (cable verde) al pin 4 SDA / Analógico de la placa Arduino Nano (Imagen 3)
5. Conecte el otro extremo del cable SCL (cable amarillo) al pin 5 SCL / Analógico de la placa Arduino Nano (Imagen 3)
6. La imagen 4 muestra dónde están los pines de tierra, alimentación de 5 V, pin 4 SDA / analógico y pin 5 SCL / analógico del Arduino Nano

Paso 3: Inicie Visuino y seleccione el tipo de placa Arduino

Para comenzar a programar el Arduino, necesitará tener el IDE de Arduino instalado desde aquí:

¡Asegúrese de instalar 1.6.7 o superior, de lo contrario, este Instructable no funcionará!

Visuino: https://www.visuino.com también necesita estar instalado.

1. Inicie Visuino como se muestra en la primera imagen
2. Haga clic en el botón "Herramientas" en el componente Arduino (Imagen 1) en Visuino
3. Cuando aparezca el cuadro de diálogo, seleccione Arduino Nano como se muestra en la Imagen 2

Paso 4: En Visuino: agregue y conecte MPU9650 y aceleración a componentes de ángulo

Primero necesitamos agregar componentes para controlar el sensor MPU6050 y convertir la aceleración X, Y, Z en 3D X, Y, Z Angle:

1. Escriba "6050" en el cuadro Filtro de la Caja de herramientas de componentes, luego seleccione el componente "Acelerómetro Giroscopio MPU6000 / MPU6050 I2C" (Imagen 1) y colóquelo en el área de diseño (Imagen 2)
2. Escriba "ángulo" en el cuadro Filtro de la Caja de herramientas de componentes, luego seleccione el componente "Aceleración a ángulo" (Imagen 2) y suéltelo en el área de diseño (Imagen 3)
3. Haga clic en el cuadro "Salida" del cuadro "Acelerómetro" que contiene los pines de aceleración X, Y, X del componente AccelerometerGyroscope1 para comenzar a conectar todos los pines de salida a la vez (Imagen 3)
4. Mueva el mouse sobre el pin de entrada "X" del cuadro "In" del componente AccelerationToAngle1. El Visuino extenderá automáticamente los cables para que se conecten correctamente al resto de los pines (Imagen 3)
5. Conecte el pin "Out" del componente AccelerometerGyroscope1 al pin "In" del canal I2C del componente Arduino (Imagen 4)

Paso 5: En Visuino: agregue el componente de paquete y establezca el marcador de encabezado

Para enviar todos los datos de los canales a través del puerto serie desde Arduino, podemos usar el componente Packet para empaquetar los canales juntos y mostrarlos en Scope y Gauges en Visuino:

1. Escriba "paquete" en el cuadro Filtro de la Caja de herramientas de componentes, luego seleccione el componente "Generador analógico sinusoidal" (Imagen 1) y suéltelo en el área de diseño
2. En las Propiedades expanda la propiedad "Head Marker" (Imagen 2)
3. En las Propiedades haga clic en el botón "…" (Imagen 2)
4. En el editor de Bytes escriba algunos números, como ejemplo 55 55 (Imagen 3)
5. Haga clic en el botón Aceptar para confirmar y cerrar el editor.

Paso 6: En Visuino: agregue 3 elementos analógicos binarios al componente del paquete y conéctelos

1. Haga clic en el botón "Herramientas" del componente Packet1 (Imagen 1)
2. En el editor "Elementos", seleccione el elemento "Binary Analog", y luego haga clic en el botón "+" 3 veces (Imagen 2) para agregar 3 elementos Analógicos (Imagen 3)
3. Haga clic en el cuadro "Salida" del cuadro "Acelerómetro" que contiene los pines del componente AccelerationToAngle1 para comenzar a conectar todos los pines de salida a la vez (Imagen 4)
4. Mueva el mouse sobre el pin "In" del elemento "Elements. Analog (Binary) 1" del componente Packet1. El Visuino extenderá automáticamente los cables para que se conecten correctamente al resto de los pines (Imagen 4)
5. Conecte el pin de salida "Out" del componente Packet1 al pin de entrada "In" del canal "Serial [0]" del componente "Arduino" (Imagen 5)

Paso 7: Genere, compile y cargue el código Arduino

1. En Visuino, presione F9 o haga clic en el botón que se muestra en la Imagen 1 para generar el código Arduino y abra el IDE de Arduino
2. En el IDE de Arduino, haga clic en el botón Cargar, para compilar y cargar el código (Imagen 2)

Paso 8: Y juega …

Puede ver el acelerómetro MPU6050 conectado y en funcionamiento y el sensor de giroscopio en la imagen 1.

1. En Visuino, seleccione el puerto serie y luego haga clic en el cuadro desplegable "Formato:" y seleccione Paquete1 (Imagen 2)
2. Haga clic en el botón "Conectar" (Imagen 2)
3. Si selecciona la pestaña "Alcance", verá el Alcance trazando los ángulos X, Y, Z a lo largo del tiempo (Imagen 3)
4. Si selecciona la pestaña "Instrumentos", verá los medidores que muestran la misma información (Imagen 4)

Puede ver el sensor en acción en el video.

¡Felicidades! Ha creado un proyecto de Visuino que convierte la aceleración en ángulo desde el acelerómetro MPU6050 y el sensor de giroscopio.

En la Imagen 5 puede ver el diagrama completo de Visuino.

También se adjunta el proyecto Visuino, que creé para este Instructable. Puede descargarlo y abrirlo en Visuino: