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2.2.9 MPU6050 Modul

Einführung

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.

../_images/list_2.2.6.png

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Die Teile können auch einzeln über die untenstehenden Links gekauft werden.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG

KAUF-LINK

GPIO Extension Board

KAUFEN

Steckbrett

KAUFEN

Jumper-Kabel

KAUFEN

MPU6050 Modul

KAUFEN

Schaltplan

Das MPU6050 kommuniziert über die I2C-Bus-Schnittstelle mit dem Mikrocontroller. Die SDA1 und SCL1 müssen an den entsprechenden Pin angeschlossen werden.

../_images/image330.png

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis.

../_images/image227.png

Schritt 2: Richten Sie I2C ein (siehe Anhang I²C-Konfiguration. Wenn Sie I2C bereits eingerichtet haben, überspringen Sie diesen Schritt.)

Schritt 3: Wechseln Sie zum Ordner des Codes.

cd ~/raphael-kit/python

Schritt 4: Führen Sie die ausführbare Datei aus.

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.

Bemerkung

  • Wenn der Fehler FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1' auftritt, müssen Sie sich auf I²C-Konfiguration 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

Bemerkung

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.

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

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.

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

Berechnet den Ablenkungswinkel der y-Achse.

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

Berechnet den Ablenkungswinkel der x-Achse.

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.

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.

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

../_images/image228.jpeg