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2.2.9 Modulo MPU6050
Introduzione
L’MPU-6050 è il primo e unico dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi al mondo (giroscopio a 3 assi e accelerometro a 3 assi) progettato per smartphone, tablet e sensori indossabili che presentano queste caratteristiche, tra cui basso consumo energetico, basso costo e elevate prestazioni.
In questo esperimento, utilizzeremo l’I2C per ottenere i valori del sensore di accelerazione a tre assi e del giroscopio a tre assi del modulo MPU6050 e visualizzarli sullo schermo.
Componenti Necessari
In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.
È decisamente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:
Nome |
COMPONENTI NEL KIT |
LINK |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.
INTRODUZIONE AI COMPONENTI |
LINK PER L’ACQUISTO |
|---|---|
Schema Elettrico
Il modulo MPU6050 comunica con il microcontrollore attraverso l’interfaccia bus I2C. I pin SDA1 e SCL1 devono essere collegati ai pin corrispondenti.
Procedure Sperimentali
Passo 1: Costruisci il circuito.
Passo 2: Configura I2C (vedi Appendice Configurazione I²C. Se hai già configurato I2C, salta questo passaggio.)
Passo 3: Vai alla cartella del codice.
cd ~/raphael-kit/python-pi5
Passo 4: Esegui il file eseguibile.
sudo python3 2.2.9_mpu6050_zero.py
Dopo l’esecuzione del codice, l’angolo di inclinazione degli assi x e y e l’accelerazione e la velocità angolare su ciascun asse letti dal modulo MPU6050 verranno calcolati e stampati sullo schermo.
Nota
Se ricevi l’errore
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', devi fare riferimento a Configurazione I²C per abilitare l’I2C.Se ricevi l’errore
ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', eseguisudo apt install python3-smbus2.Se appare l’errore
OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa che il modulo è cablato male o è danneggiato.
Avvertimento
Se viene visualizzato l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fare riferimento a If gpiozero doesn’t work..
Code
Nota
Puoi Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare il codice qui sotto.
Ma prima, devi andare al percorso sorgente del codice come raphael-kit/python-pi5.
Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.
import smbus
import math
import time
# Registri di gestione dell'alimentazione
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) per schede di revisione 2
address = 0x68 # Questo è il valore dell'indirizzo letto tramite il comando i2cdetect
# Ora riattiva il modulo 6050 poiché parte in modalità sleep
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)
Spiegazione del Codice
Legge i dati del sensore inviati dal modulo 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
Calcola l’angolo di inclinazione dell’asse y.
def get_y_rotation(x,y,z): radians = math.atan2(x, dist(y,z)) return -math.degrees(radians)
Calcola l’angolo di inclinazione dell’asse x.
def get_x_rotation(x,y,z): radians = math.atan2(y, dist(x,z)) return math.degrees(radians)
Legge i valori degli assi x, y e z sul sensore giroscopico, converte i metadati in valori di velocità angolare e poi li stampa.
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))
Legge i valori degli assi x, y e z sul sensore di accelerazione, converte gli elementi in valori di velocità accelerata (unità di gravità) e li stampa.
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)
Stampa gli angoli di inclinazione degli assi 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))