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3.1.6 Contrôle de mouvement

Introduction

Dans cette leçon, nous allons créer un dispositif simple de détection et de contrôle de mouvement. Le MPU6050 est utilisé comme capteur et le moteur pas à pas comme dispositif contrôlé. En fixant le MPU6050 sur un gant, vous pouvez contrôler le moteur pas à pas en faisant pivoter votre poignet.

Composants

_images/list_Motion_Control.png

Schéma de câblage

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO25

Pin 22

6

25

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5

_images/Schematic_three_one6.png

Procédures expérimentales

Étape 1 : Construisez le circuit.

_images/image251.png

Pour les utilisateurs du langage C

Étape 2 : Accédez au dossier du code.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.6/

Étape 3 : Compilez le code.

gcc 3.1.6_MotionControl.c -lwiringPi -lm

Étape 4 : Exécutez le fichier exécutable.

sudo ./a.out

Lorsque le code s’exécute, si l’angle d’inclinaison du mpu6050 sur l’axe Y-axis dépasse 45 °, le moteur pas à pas tourne dans le sens antihoraire ; s’il est inférieur à -45 °, le moteur tourne dans le sens horaire.

Note

Si cela ne fonctionne pas après l’exécution ou si un message d’erreur apparaît : "wiringPi.h: Aucun fichier ou dossier de ce type », veuillez vous référer à C code is not working?.

Explication du code

double mpu6050(){
    acclX = read_word_2c(0x3B);
    acclY = read_word_2c(0x3D);
    acclZ = read_word_2c(0x3F);
    acclX_scaled = acclX / 16384.0;
    acclY_scaled = acclY / 16384.0;
    acclZ_scaled = acclZ / 16384.0;
    double angle=get_y_rotation(acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled);
    return angle;
}

La fonction mpu6050 obtient l’angle d’inclinaison dans la direction de l’axe Y.

void rotary(char direction){
    if(direction == 'c'){
        for(int j=0;j<4;j++){
            for(int i=0;i<4;i++)
                {digitalWrite(motorPin[i],0x99>>j & (0x08>>i));}
            delayMicroseconds(stepSpeed);
        }
    }
    else if(direction =='a'){
        for(int j=0;j<4;j++){
            for(int i=0;i<4;i++)
                {digitalWrite(motorPin[i],0x99<<j & (0x80>>i));}
            delayMicroseconds(stepSpeed);
        }
    }
}

Si la touche de direction reçue est “c”, le moteur pas à pas tourne dans le sens horaire ; si la touche est “a”, le moteur tourne dans le sens antihoraire. Pour plus de détails sur le calcul de la direction de rotation du moteur pas à pas, référez-vous à 1.3.3 Stepper Motor.

int main()
{
    setup();
    double angle;
    while(1) {
        angle = mpu6050();
        if (angle >=45){rotary('a');}
        else if (angle<=-45){rotary('c');}
    }
    return 0;
}

L’angle d’inclinaison dans la direction de l’axe Y est lu depuis mpu6050, et s’il est supérieur à 45 °, le moteur pas à pas tourne dans le sens antihoraire ; s’il est inférieur à -45 °, le moteur tourne dans le sens horaire.

Pour les utilisateurs du langage Python

Étape 2 : Accédez au dossier du code.

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

Étape 3 : Exécutez le fichier exécutable.

sudo python3 3.1.6_MotionControl.py

Lorsque le code s’exécute, si l’angle d’inclinaison du mpu6050 sur l’axe Y - axis dépasse 45 °, le moteur pas à pas tourne dans le sens antihoraire ; s’il est inférieur à -45 °, le moteur tourne dans le sens horaire.

Code

Note

Vous pouvez modifier/réinitialiser/copier/exécuter/arrêter le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous rendre sur le chemin du code source comme davinci-kit-for-raspberry-pi/python.

import RPi.GPIO as GPIO
import smbus
import math
import time



# Power management registers
power_mgmt_1 = 0x6b
power_mgmt_2 = 0x6c

bus = smbus.SMBus(1)
address = 0x68
bus.write_byte_data(address, power_mgmt_1, 0)

#Stepper motor pins
motorPin = (18,23,24,25)
rolePerMinute =15
stepsPerRevolution = 2048
stepSpeed = (60/rolePerMinute)/stepsPerRevolution

#mpu6050
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)

def mpu6050():
    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
    angle=get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled)
    return angle

#Stepper Motor
def rotary(direction):
    if(direction == 'c'):
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                GPIO.output(motorPin[i],0x99>>j & (0x08>>i))
            time.sleep(stepSpeed)

    elif(direction == 'a'):
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                GPIO.output(motorPin[i],0x99<<j & (0x80>>i))
            time.sleep(stepSpeed)


def setup():
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    for i in motorPin:
        GPIO.setup(i, GPIO.OUT)

def loop():
    while True:
        angle=mpu6050()
        if angle >=45 :
            rotary('a')
        elif angle <=-45:
            rotary('c')

def destroy():
    GPIO.cleanup()

if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

Explication du code

def mpu6050():
    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
    angle=get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled)
    return angle

La fonction mpu6050 obtient l’angle d’inclinaison dans la direction de l’axe Y.

def rotary(direction):
    if(direction == 'c'):
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                GPIO.output(motorPin[i],0x99>>j & (0x08>>i))
            time.sleep(stepSpeed)

    elif(direction == 'a'):
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                GPIO.output(motorPin[i],0x99<<j & (0x80>>i))
            time.sleep(stepSpeed)

Si la touche de direction reçue est “c”, le moteur pas à pas tourne dans le sens horaire ; si la touche est “a”, le moteur tourne dans le sens antihoraire. Pour plus de détails sur le calcul de la direction de rotation du moteur pas à pas, référez-vous à 1.3.3 Stepper Motor.

def loop():
    while True:
        angle=mpu6050()
        if angle >=45 :
            rotary('a')
        elif angle <=-45:
            rotary('c')

L’angle d’inclinaison dans la direction de l”axe Y est lu depuis mpu6050, et s’il est supérieur à 45 °, la fonction rotary() est appelée pour faire tourner le moteur pas à pas dans le sens antihoraire ; s’il est inférieur à -45 °, le moteur tourne dans le sens horaire.

Image du phénomène

_images/image252.jpeg