Dvojosí MEMS akcelerometer

Balogh: chýba podrobnejší opis senzora
        chýba zmienka o kalibrácii
        vizualizácia mohla byť trocha náročnejšia

Autori:	Matej Furmánek, Ľubomír Halač
Študijný odbor:	Aplikovaná mechatronika a elektromobilita	1. Ing. (2019)

Zadanie

Využite dvojosí MEMS akcelometer L3G4200D na vytvorenie aplikácie ktorá bude podľa zmeny súradníc akcelometra meniť barvu pozadia programu.

Úlohy

Nájdite si datasheet k danému senzoru
Nájdite si schémy zapojenia dosky
Na základe predošlých vedomostí navrhnite spôsob pripojenia k riadiacej jednotke
Napíšte základný demonštračný program využívajúci vaše funkcie
Vymyslite a demonštrujte vhodnú aplikáciu

Literatúra:

Komponenty

Na vypracovanie zadania sme použili nasledujúce komponenty:

1 x Vývojová doska Arduino
1 x dvojosí MEMS akcelometer L3G4200D
1 x Mini USB kábel
Prepojovacie kábliky
Software - Arduino IDE
Software - Processing

Analýza

L3G4200D je 3-osový snímač uhlovej rýchlosti s digitálnym sériovým rozhraním I2C a SPI. Modul sníma plnú stupnicu ± 250 / ± 500 / ± 2000 dps a je schopný merať rýchlosti s voliteľnou šírkou pásma. Modul L3G4200D môže byť nakonfigurovaný na generovanie signálov prerušení nezávislým budením. Prahové hodnoty a časovanie generátora prerušení sú programovateľné používateľom za behu.

Vlastnosti

Napájacie napätie: 3V - 5V
Merací rozsah: 250 / 500 / 2000 dps
Prevádzková teplota: -40°C až +85°C

Rozhrania

I2C (až do 400 kHz)
SPI (10 MHz)

Popis riešenia

Schéma zapojenia MEMS akcelerometra k arduinu

Algoritmus a program

Program bol napísaný v jazyku C a otestovaný v Arduinou IDE. Jeho úlohou je vyčítať x, y, z súradnice z L3G4200D a následne tieto údaje vypísať na sériovú linku.

int L3G4200D_Address = 105; 
/*Nastavenie I2C adresy*/

int x;
int y;
int z;

void setup(){

Wire.begin();
Serial.begin(9600);

Serial.println("starting up L3G4200D");
setupL3G4200D(2000); // Nastavenie L3G4200 na 2000 deg/sec

delay(1500); //čakanie, kým je senzor pripravený
}

void loop(){
getGyroValues(); // Update hodnoty x, y, a z


Serial.print(x);
Serial.print(",");
Serial.print(y);
Serial.print(",");
Serial.println(z);

delay(100); //Delay aby boli hodnoty čitatelnejsie
}
/*funkcia na získanie aktuálnych súradníc x,y,z*/
void getGyroValues(){

byte xMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x29);
byte xLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x28);
x = ((xMSB << 8) | xLSB);

byte yMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2B);
byte yLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2A);
y = ((yMSB << 8) | yLSB);

byte zMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2D);
byte zLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2C);
z = ((zMSB << 8) | zLSB);
}

void writeRegister(int deviceAddress, byte address, byte val) {
Wire.beginTransmission(deviceAddress); // začiatok prenosu do zariadenia
Wire.write(address); // poslanie adresy registra
Wire.write(val); // poslanie hodnoty na zápis
Wire.endTransmission(); // koniec prenosu
}

int readRegister(int deviceAddress, byte address){

int v;
Wire.beginTransmission(deviceAddress);
Wire.write(address); // registracia na citanie
Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(deviceAddress, 1); // načítanie bytu

while(!Wire.available()) {
// čakanie
}

v = Wire.read();
return v;
}

Uzivatelské rozhranie sme vytvorili v Processingu

void setup() {
  size(200,200);             // Veľkosť pozadia
  
 
 println(Serial.list()[4]);
  
                             // Výber portu
 port = new Serial(this, Serial.list()[4], 9600); 
}
//Funkcia, ktorá vykresly farebné pozadie
void draw() {
        // Na farbu su pouzite udaje zo serial portu.   
 background(r,g,b); 
}

void serialEvent(Serial port) {

  // Údaje zo serial portu sú načítané zo serialEvent() 

  String input = port.readStringUntil(lf);
  if(input!=null){
    println(input);
    int[] vals = int(splitTokens(input, ","));
    if(vals[0]<0){
      vals[0]=0;
    }
    if(vals[1]<0){
      vals[1]=0;
    }
    if(vals[2]<0){
      vals[2]=0;
    }
    r = vals[0]/100;
    g = vals[1]/100;
    b = vals[2]/100;
     println( "R:" + r);
     println( "G:" + g);
     println( "B:" + b);
  }

Kompletný zdrojový kód: cube.pde a gyroskop.ino

Overenie

Výsledný program slúži na menenie pozadia na základe x,y,z polohy akcelerometra, kde každá zložka polohy predstavuje zložku farby v RGB. X reprezentuje R, Y reprezentuje G a Z reprezentuje B, pričom sa berú do úvahy len kladné hodnoty s upraveným vzorkovaním.

Späť na zoznam projektov...