Lekcja 17: Żyroskop

Tematem tej lekcji jest czujnik L3GD20H 3-osiowy, cyfrowy żyroskop I2C SPI. W lekcji wykorzystujemy oprócz standardowych bibliotek arduino kod napisany w Pythonie, który korzysta z biblioteki podsłuchującej port szeregowy.
Moduł wyposażony w żyroskop L3GD20H, który służy do pomiaru prędkości kątowej w trzech osiach X, Y, Z. Posiada możliwość wyboru zakresu pomiarowego z dostępnych: ±245 °/s, ±500 °/s lub ±2000 °/s.
Specyfikacja czujnika poniżej:

  • Napięcie zasilania: 2,5 V do 5,5 V
  • Pobór prądu: 6 mA
  • Dane wyjściowe: I²C(TWI)/SPI: 16-bitów /oś
  • Zakresy pomiarowe (konfigurowalne): ±245 °/s, ±500 °/s lub ±2000 °/s
  • Wbudowany bufor FIFO
  • Złącza: otwory dla listwy goldpin (w zestawie)
  • Dwa otwory montażowe
  • Wymiary: 10 x 23 x 2,54 mm

Wyprowadzenia:


PINOpis
VINNapięcie zasilania: 2,5 V - 5,5 V. Konwerter napięć ustala stan wysoki wyprowadzeń SCL i SDA na tę wartość.
GNDPotencjał masy układu.
VDDWyjście regulatora 3,3 V o wydajności maksymalnej 150 mA.
SCL/SPCLinia zegarowa I2C/SPI, podłączona poprzez konwerter napięć. Stan wysoki równy jest napięciu VIN, niski 0 V.
SDA/SDILinia danych I2C / wejściowa SPI, podłączona poprzez konwerter napięć. Stan wysoki równy jest napięciu VIN, niski 0 V.
SDOLinia danych wejściowych SPI, używany również do zmiany adresu magistrali I2C. Ten pin nie posiada regulatora napięcia, toleruje tylko napięcie 3,3 V.
CSPin umożliwiający włączenie magistrali SPI poprzez podanie stanu niskiego. Domyślnie podciągnięty do 3,3 V - włączony interfejs I2C. Ten pin nie posiada regulatora napięcia, toleruje tylko napięcie 3,3 V.
DRDY/INT2Gotowość danych do odczytu / przerwanie od kolejki FIFO. Ten pin nie posiada regulatora napięcia, toleruje tylko napięcie 3,3 V.
INT1Konfigurowalne przerwanie. Ten pin nie posiada regulatora napięcia, toleruje tylko napięcie 3,3 V.
DENWyzwolenie danych pomiarowych. Ten pin nie posiada regulatora napięcia, toleruje tylko napięcie 3,3 V.

Łączymy układ z Arduino za pomocą złączy VIN, GND, SCL i SDA.


Piszemy kod w arduino IDE:

        #include < Wire.h>
        #include < L3G.h>
        L3G gyro;
        int prev_rate[3];
        int angle[3];
        unsigned long time;
        int sampleTime=10;
        int rate[3];
        int sampleNum=250;
        int dc_offset=0;

        void setup(){
            Serial.begin(9600);
            Wire.begin();
            if (!gyro.init())
                 {
                  Serial.println("Failed to autodetect gyro type!");
                  while (1);
                  }
                  gyro.enableDefault();
                }

            void loop()
                {
                gyro.read();
                for(int i=0;i<=2;i++){
                    if(i==0){
                        rate[i]=((int)gyro.g.x-dc_offset)/1000;
                          }
                      if(i==1){
                        rate[i]=((int)gyro.g.y-dc_offset)/1000;
                      }
                      if(i==2){
                        rate[i]=((int)gyro.g.z-dc_offset)/1000;
                      }
                        angle[i] += ((double)(prev_rate[i] + rate[i]) * sampleTime)/125;
                        prev_rate[i] = rate[i];
                    }
            Serial.println(String(angle[0])+";"+String(angle[1])+";"+String(angle[2]));
            delay(1);
          }
        

Do uruchomienia kodu w Pythonie należy zainstalować Pythona 2.7 wraz z bibliotekami python_visual, pyserial.

Kod w Pythonie:

from visual import *
from visual.graph import *
import serial

x = 0
odlX=0
odlY=0
odlZ=0
grad2rad = 3.141592/180.0
arduinoSerialData = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 9600)
f1 = gcurve(color=color.cyan)
f2 = gcurve(color=color.white)
f3 = gcurve(color=color.red)

scene2 = display(width=600, height=600, center=(0, 0, 0))

deska = box(length=1, height=0.05, width=1, color=color.green)
p_line = box(length=1,height=0.08,width=0.1,color=color.yellow)
deska_strzalka = arrow(color=color.red, axis=(1, 0, 0), shaftwidth=0.06, fixedwidth=1)

while (1 == 1):
    if (arduinoSerialData.inWaiting() > 0):
        dane = arduinoSerialData.readline()
        odl = dane.split(';')
        dl = len(odl)
        print dl
        if (dl == 3):
            print odl
            if (odl[0] != ''):
                odlX = int(odl[0])*grad2rad
                f1.plot(pos=(x, odlX))

            if (odl[1] != ''):
                odlY = int(odl[1])*grad2rad
                f2.plot(pos=(x, odlY))

            if (odl[2] != ''):
                odlZ = int(odl[2])*grad2rad
                f3.plot(pos=(x, odlZ))
            x += 1
            axis = (cos(odlY) * cos(odlZ), -cos(odlY) * sin(odlZ), sin(odlY))
            up = (sin(odlX) * sin(odlZ) + cos(odlX) * sin(odlY) * cos(odlZ), sin(odlX) * cos(odlZ) - cos(odlX) * sin(odlY) * sin(odlZ), -cos(odlX) * cos(odlY))
            deska.axis = axis
            deska.up = up
            deska.length = 1.0
            deska.width = 0.65
            deska_strzalka.axis = axis
            deska_strzalka.up = up
            deska_strzalka.length = 0.8
            p_line.axis = axis
            p_line.up = up
        


Powrót do spisu materiałów

Nowy zakup

Zakupiliśmy nowy moduł Arduino Leonardo i Yun z obsługą sieci przez Ethernet i WiFi.

Nowe czujniki

Mamy nowe czujniki żyroskopowe. Możemy kontrolować położenie robota.

Zajęcia otwarte

Zapraszamy na zajęcia otwarte uczniów klas V, VI i gimnazjów, które odbywają się w każdy czwartek w godz. 15.00-16.00 (Wcześniej prosimy o kontakt).