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.. _2.2.9_py:
2.2.9 MPU6050 Modul
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Einführung
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Das MPU-6050 ist das weltweit erste und einzige 6-Achsen-Bewegungsverfolgungsgerät (3-Achsen-Gyroskop und 3-Achsen-Beschleunigungssensor) für Smartphones, Tablets und tragbare Sensoren. Es wurde unter Berücksichtigung von Eigenschaften wie geringem Stromverbrauch, niedrigen Kosten und hohen Leistungsanforderungen entwickelt.
In diesem Experiment verwenden wir I2C, um die Werte des Drei-Achsen-Beschleunigungssensors und des Drei-Achsen-Gyroskops des MPU6050 zu ermitteln und sie auf dem Bildschirm anzuzeigen.
Benötigte Komponenten
---------------------
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.
.. image:: ../img/list_2.2.6.png
Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen, hier ist der Link:
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - Name
- ARTIKEL IN DIESEM KIT
- LINK
* - Raphael Kit
- 337
- |link_Raphael_kit|
Die Teile können auch einzeln über die untenstehenden Links gekauft werden.
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - KOMPONENTENBESCHREIBUNG
- KAUF-LINK
* - :ref:`cpn_gpio_board`
- |link_gpio_board_buy|
* - :ref:`cpn_breadboard`
- |link_breadboard_buy|
* - :ref:`cpn_wires`
- |link_wires_buy|
* - :ref:`cpn_mpu6050`
- |link_mpu6050_buy|
Schaltplan
---------------------
Das MPU6050 kommuniziert über die I2C-Bus-Schnittstelle mit dem Mikrocontroller. Die SDA1 und SCL1 müssen an den entsprechenden Pin angeschlossen werden.
.. image:: ../img/image330.png
Experimentelle Verfahren
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**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis.
.. image:: ../img/image227.png
**Schritt 2**: Richten Sie I2C ein (siehe Anhang :ref:`i2c_config`. Wenn Sie I2C bereits eingerichtet haben, überspringen Sie diesen Schritt.)
**Schritt 3:** Wechseln Sie zum Ordner des Codes.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python
**Schritt 4:** Führen Sie die ausführbare Datei aus.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.9_mpu6050.py
Nachdem der Code ausgeführt wurde, werden der Ablenkungswinkel der x- und y-Achse sowie die Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit jeder Achse, die vom MPU6050 gelesen werden, nach der Berechnung auf dem Bildschirm angezeigt.
.. note::
* Wenn der Fehler ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` auftritt, müssen Sie sich auf :ref:`i2c_config` beziehen, um das I2C zu aktivieren.
* Wenn der Fehler ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` erscheint, führen Sie bitte ``sudo apt install python3-smbus2`` aus.
* Wenn der Fehler ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` erscheint, bedeutet dies, dass das Modul falsch verkabelt ist oder das Modul defekt ist.
**Code**
.. note::
Sie können den untenstehenden Code **Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Bevor Sie das tun, müssen Sie jedoch zum Quellcodepfad wie ``raphael-kit/python`` wechseln. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um den Effekt zu sehen.
.. raw:: html
.. code-block:: python
import smbus
import math
import time
# Power management registers
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) # or bus = smbus.SMBus(1) for Revision 2 boards
address = 0x68 # This is the address value read via the i2cdetect command
# Now wake the 6050 up as it starts in sleep mode
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)
**Code-Erklärung**
.. code-block:: python
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
Liest Sensordaten, die vom MPU6050 gesendet werden.
.. code-block:: python
def get_y_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(x, dist(y,z))
return -math.degrees(radians)
Berechnet den Ablenkungswinkel der y-Achse.
.. code-block:: python
def get_x_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(y, dist(x,z))
return math.degrees(radians)
Berechnet den Ablenkungswinkel der x-Achse.
.. code-block:: python
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))
Liest die Werte der x-, y- und z-Achse des Gyroskop-Sensors,
konvertiert die Metadaten in Winkelgeschwindigkeitswerte und gibt diese aus.
.. code-block:: python
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)
Liest die Werte der x-, y- und z-Achse des Beschleunigungssensors,
konvertiert die Elemente in beschleunigte Geschwindigkeitswerte (Gravitationseinheit)
und gibt sie aus.
.. code-block:: python
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))
Gibt die Ablenkungswinkel der x- und y-Achse aus.
Phänomen-Bild
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.. image:: ../img/image228.jpeg