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2.2.6 Módulo MPU6050

Introducción

El MPU-6050 es el primer y único dispositivo de seguimiento de movimiento de 6 ejes del mundo (giroscopio de 3 ejes y acelerómetro de 3 ejes), diseñado para smartphones, tabletas y sensores portátiles. Este dispositivo combina bajo consumo, bajo costo y alto rendimiento.

En este experimento, utilizaremos la interfaz I2C para obtener los valores del sensor de aceleración y del giroscopio de tres ejes del MPU6050 y los mostraremos en pantalla.

Componentes necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/2.2.6_mpu6050_list.png

Diagrama esquemático

El MPU6050 se comunica con el microcontrolador a través de la interfaz de bus I2C. Los pines SDA1 y SCL1 deben conectarse a los pines correspondientes.

../_images/2.2.6_mpu6050_schematic.png

Procedimientos experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/2.2.6_mpu6050_circuit.png

Paso 2: Configura el I2C (consulta el Apéndice Configuración de I2C. Si ya has configurado el I2C, omite este paso.)

Paso 3: Ve a la carpeta del código.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

Paso 4: Ejecuta el archivo ejecutable.

sudo python3 2.2.6_mpu6050.py

Con el código en ejecución, se calculará y se mostrará en pantalla el ángulo de deflexión de los ejes x e y, así como la aceleración y la velocidad angular en cada eje leídos por el MPU6050.

Nota

  • Si obtienes el error FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', consulta Configuración de I2C para habilitar el I2C.

  • Si aparece el error ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', ejecuta sudo pip3 install smbus2.

  • Si ves el error OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa que el módulo está mal conectado o está dañado.

Advertencia

Si aparece el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Si gpiozero no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes, debes ir a la ruta del código fuente como davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

import smbus
import math
import time

# Registros de gestión de energía
power_mgmt_1 = 0x6b
power_mgmt_2 = 0x6c

def read_byte(adr):
    return bus.read_byte_data(address, adr)

def read_word(adr):
    high = bus.read_byte_data(address, adr)
    low = bus.read_byte_data(address, adr+1)
    val = (high << 8) + low
    return val

def read_word_2c(adr):
    val = read_word(adr)
    if (val >= 0x8000):
        return -((65535 - val) + 1)
    else:
        return val

def dist(a,b):
    return math.sqrt((a*a)+(b*b))

def get_y_rotation(x,y,z):
    radians = math.atan2(x, dist(y,z))
    return -math.degrees(radians)

def get_x_rotation(x,y,z):
    radians = math.atan2(y, dist(x,z))
    return math.degrees(radians)


bus = smbus.SMBus(1) # o bus = smbus.SMBus(1) para placas de la revisión 2
address = 0x68       # Este es el valor de dirección leído con el comando i2cdetect

# Ahora despertamos el 6050, ya que inicia en modo de suspensión
bus.write_byte_data(address, power_mgmt_1, 0)

while True:
    time.sleep(0.1)
    gyro_xout = read_word_2c(0x43)
    gyro_yout = read_word_2c(0x45)
    gyro_zout = read_word_2c(0x47)

    print ("gyro_xout : ", gyro_xout, " scaled: ", (gyro_xout / 131))
    print ("gyro_yout : ", gyro_yout, " scaled: ", (gyro_yout / 131))
    print ("gyro_zout : ", gyro_zout, " scaled: ", (gyro_zout / 131))

    accel_xout = read_word_2c(0x3b)
    accel_yout = read_word_2c(0x3d)
    accel_zout = read_word_2c(0x3f)

    accel_xout_scaled = accel_xout / 16384.0
    accel_yout_scaled = accel_yout / 16384.0
    accel_zout_scaled = accel_zout / 16384.0

    print ("accel_xout: ", accel_xout, " scaled: ", accel_xout_scaled)
    print ("accel_yout: ", accel_yout, " scaled: ", accel_yout_scaled)
    print ("accel_zout: ", accel_zout, " scaled: ", accel_zout_scaled)

    print ("x rotation: " , get_x_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))
    print ("y rotation: " , get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))

    time.sleep(1)

Explicación del código

  1. Lee los datos del sensor enviados desde el MPU6050.

    def read_word(adr):
        high = bus.read_byte_data(address, adr)
        low = bus.read_byte_data(address, adr+1)
        val = (high << 8) + low
        return val
    
    def read_word_2c(adr):
        val = read_word(adr)
        if (val >= 0x8000):
            return -((65535 - val) + 1)
        else:
            return val
    
  2. Calcula el ángulo de deflexión del eje y.

    def get_y_rotation(x,y,z):
        radians = math.atan2(x, dist(y,z))
        return -math.degrees(radians)
    
  3. Calcula el ángulo de deflexión del eje x.

    def get_x_rotation(x,y,z):
        radians = math.atan2(y, dist(x,z))
        return math.degrees(radians)
    
  4. Lee los valores de los ejes x, y y z en el sensor de giroscopio, convierte los datos a valores de velocidad angular y luego los imprime.

    gyro_xout = read_word_2c(0x43)
    gyro_yout = read_word_2c(0x45)
    gyro_zout = read_word_2c(0x47)
    
    print ("gyro_xout : ", gyro_xout, " scaled: ", (gyro_xout / 131))
    print ("gyro_yout : ", gyro_yout, " scaled: ", (gyro_yout / 131))
    print ("gyro_zout : ", gyro_zout, " scaled: ", (gyro_zout / 131))
    
  5. Lee los valores de los ejes x, y y z en el sensor de aceleración, convierte los datos a valores de velocidad de aceleración (en unidades de gravedad) y los imprime.

    accel_xout = read_word_2c(0x3b)
    accel_yout = read_word_2c(0x3d)
    accel_zout = read_word_2c(0x3f)
    
    accel_xout_scaled = accel_xout / 16384.0
    accel_yout_scaled = accel_yout / 16384.0
    accel_zout_scaled = accel_zout / 16384.0
    
    print ("accel_xout: ", accel_xout, " scaled: ", accel_xout_scaled)
    print ("accel_yout: ", accel_yout, " scaled: ", accel_yout_scaled)
    print ("accel_zout: ", accel_zout, " scaled: ", accel_zout_scaled)
    
  6. Imprime los ángulos de deflexión de los ejes x e y.

    print ("x rotation: " , get_x_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))
    print ("y rotation: " , get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))