سنسور ژیروسکوپ و راه اندازی در نرم افزار آردوینو

ژیروسکوپ یک سنجش‌گر یا ابزار اندازه‌گیری است که برای سنجیدن سرعت چرخشی یا جهت گیری حرکت یک جسم به کار می‌رود. ژیروسکوپ‌ها بر اساس اصل تراز بودن حرکت گردشی یک جسم نسبت به یک محور ثابت، عمل می‌کنند. در واقع، ژیروسکوپ‌ها بر اساس اصل نگهداری جهت گیری یک سیستم حول محور گردش، به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری استفاده می‌شوند. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی دیجی اسپارک همراه باشید.

ژیروسکوپ چیست

ژیروسکوپ یک سنجش‌گر یا ابزار اندازه‌گیری است که برای سنجیدن سرعت چرخشی یا جهت گیری حرکت یک جسم به کار می‌رود. ژیروسکوپ‌ها بر اساس اصل تراز بودن حرکت گردشی یک جسم نسبت به یک محور ثابت، عمل می‌کنند. در واقع، ژیروسکوپ‌ها بر اساس اصل نگهداری جهت گیری یک سیستم حول محور گردش، به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری استفاده می‌شوند. به طور کلی، ژیروسکوپ‌ها شامل یک دیسک یا یک چرخه کوچک است که به سرعت چرخش دارد. این چرخه بر روی یک محور ثابت نصب شده است که در جهتی خاص قرار دارد. هنگامی که یک نیروی بیرونی بر روی ژیروسکوپ اعمال می‌شود، چرخش چرخه به سمتی که متعامد بر جهت اعمال نیرو است تغییر جهت می‌دهد، اما محور چرخش ژیروسکوپ همچنان به جهت قبلی خود ادامه می‌دهد.

ژیروسکوپ‌ها به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری برای تشخیص جهت و سرعت چرخشی یک جسم استفاده می‌شوند. در مصارف الکترونیکی نیز سنسور ژیروسکوپ به عنوان یکی از اجزای مهم در سیستم‌های کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، در دستگاه‌های موبایل هوشمند، سنسور ژیروسکوپ به کنترل حرکت صفحه نمایش و تغییر جهت آن کمک می‌کند. همچنین، در دستگاه‌های مانیتورینگ قلب، سنسور ژیروسکوپ به کنترل حرکت دستگاه برای ردیابی نبض قلب و اندازه‌گیری فعالیت‌های ورزشی نیز استفاده می‌شود.

سنسور ژیروسکوپ به عنوان یکی از اجزای مهم در سیستم‌های خودران و خودرو، کنترل حرکت و جهت‌دهی خودرو و پیشگیری از برخورد با موانع را نیز بهبود می‌بخشد. همچنین، در دستگاه‌های گیمینگ، سنسور ژیروسکوپ به کنترل حرکت دستگاه و انتقال حرکات بازیکن به بازی نیز کمک می‌کند.به طور کلی، سنسور ژیروسکوپ در مصارف الکترونیکی به عنوان یکی از اجزای مهم سیستم‌های کنترلی به کار می‌رود و برای کنترل حرکت و جهت‌دهی در دستگاه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سنسور ژیروسکوپ

سنسور ژیروسکوپ یا سنسور چرخشی، یک حسگر الکترونیکی است که برای سنجش سرعت و جهت چرخشی یک جسم به کار می‌رود. این سنسور براساس اصل دینامیک نیوتن عمل می‌کند و از تغییر جهت سیستم‌های حلقه‌ای استفاده می‌کند. در سنسور ژیروسکوپ، یک دیسک چرخان به سرعت ثابت در داخل یک حلقه قرار دارد و هنگامی که جسم حرکت می‌کند، دیسک به اندازه‌ای در جهت مخالف حرکت می‌کند که می‌توان از آن برای تعیین جهت و سرعت چرخشی جسم استفاده کرد.سنسور ژیروسکوپ در سیستم‌های ناوبری، کنترل و رباتیک بسیار کاربرد دارد. به طور مثال، در پرنده‌های بدون سرنشین (بدون سرنشین)، سنسور ژیروسکوپ برای تشخیص جهت و سرعت چرخشی پرنده به کار می‌رود.

سنسور شتاب و ژایرو MPU6050

سنسور MPU6050 یک سنسور ستاره‌ای ۶ محوره است که شامل دو سنسور مجزا برای شتاب و ژیروسکوپ در یک بسته یکپارچه است. این سنسور با استفاده از یک سیستم مجتمع از سنسورهای MEMS (سنسورهای ساخته شده با تکنولوژی میکروالکترومکانیک) و پردازنده‌ی دیجیتالی، میزان شتاب و سرعت چرخشی جسم را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسور به دلیل داشتن دو سنسور مجزا و همچنین امکان اندازه‌گیری دما، در بسیاری از کاربردهای نظامی، صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سنسور ۳ محوره GY-521 همچنین یک سنسور شتاب و ژیروسکوپ یکپارچه است که برای اندازه‌گیری شتاب و سرعت چرخشی جسم در سه محور استفاده می‌شود. این سنسور با استفاده از یک سیستم مجتمع از سنسورهای MEMS و پردازنده‌ی دیجیتالی، این اطلاعات را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسور برای کاربردهایی مانند روباتیک، خودروهای هوشمند و بازی‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.بطور کلی، سنسور MPU6050 نسخه پیشرفته‌تری از سنسور ۳ محوره GY-521 است که دارای ویژگی‌های بیشتری است. به عنوان مثال، سنسور MPU6050 دارای فیلترهای بیشتری است که امکان تصحیح داده‌های اندازه‌گیری شده را بهبود می‌بخشد و همچنین دارای رابط‌های ارتباطی بیشتری مانند I2C و SPI می‌باشد.

مشخصات فنی ماژول MPU6050

•  تعداد محورهای اندازه‌گیری: ۶ محور (۳ محور شتاب سنج و ۳ محور ژیروسکوپ)
• دامنه‌ی اندازه‌گیری شتاب سنج: ±۲g، ±۴g، ±۸g، ±۱۶g
• دامنه‌ی اندازه‌گیری ژیروسکوپ: ±۲۵۰°/s، ±۵۰۰°/s، ±۱۰۰۰°/s، ±۲۰۰۰°/s
• دقت اندازه‌گیری شتاب سنج: ۱۶ بیت
• دقت اندازه‌گیری ژیروسکوپ: ۱۶ بیت
• فرکانس نمونه‌برداری: قابل تنظیم تا ۸ کیلوهرتز
• رابط‌های ارتباطی: I2C و SPI
• ولتاژ کاری: ۳٫۳ ولت
• مصرف جریان: کمتر از ۵ میلی‌آمپر
• دمای کاری: -۴۰ درجه تا +۸۵ درجه سانتی‌گراد
• ابعاد: ۴ × ۴ × ۰٫۹ میلی‌متر
• وزن: ۰٫۰۴ گرم

اتصالات ماژول شتاب MPU6050

ابتدا باید سنسور MPU6050 را به برد آردوینو متصل کنید. این سنسور دارای دو رابط ارتباطی I2C و SPI می‌باشد. در اینجا، اتصال با استفاده از رابط I2C را شرح می‌دهیم. برای این کار، باید پایه‌های VCC و GND سنسور را به منبع تغذیه برد آردوینو متصل کنید. سپس پایه‌های SDA و SCL سنسور را به پایه‌های A4 و A5 برد آردوینو وصل کنید.

کد آردوینو ماژول شتاب MPU6050

 برای استفاده از سنسور MPU6050 با برد آردوینو، باید از کتابخانه‌ی آن استفاده کنید. برای این کار، می‌توانید از کتابخانه‌ی MPU6050 با نام “MPU6050” استفاده کنید. این کتابخانه را می‌توانید از اینترنت دانلود کرده و در برنامه آردوینو خود فراخوانی کنید.حالا که سنسور MPU6050 را به برد آردوینو متصل کردید و کتابخانه‌ی آن را در برنامه آردوینو خود فراخوانی کردید، می‌توانید برنامه‌ای برای خواندن داده‌های سنسور بنویسید. برای مثال، برنامه‌ی زیر را برای خواندن داده‌های سنسور MPU6050 و نمایش آن‌ها در سریال مانیتور آردوینو می‌توانید استفاده کنید:

#include<Wire.h>
#include<MPU6050.h>

MPU6050 mpu;

void setup() {
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
mpu.initialize();
}

void loop() {
float xAccel, yAccel, zAccel;
float xGyro, yGyro, zGyro;

mpu.getAcceleration(&xAccel, &yAccel, &zAccel);
mpu.getRotation(&xGyro, &yGyro, &zGyro);

Serial.print(”

مشخص کردن رنج کاری سریال مانیتور

  Serial.begin(9600);

کشیدن مقادیر مشخص شده از ماژول و ریختن آن درون متغییر های تعریف شده

 mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

نمایش متغییر ها بر روی سریال مانیتور و پایان حلقه ی loop

Serial.println("ax :");
  Serial.println(ax);
  Serial.println("     ");
  Serial.println("ay :");
  Serial.println(ay);
  Serial.println("     ");
  Serial.println("az :");
  Serial.println(az);
  Serial.println("     ");
  Serial.println("gx :");
  Serial.println(gx);
  Serial.println("      ");
   Serial.println("gy :");
  Serial.println(gy);
  Serial.println("      ");
   Serial.println("gz :");
  Serial.println(gz);
  Serial.println("      ");
  delay(500);
}

وسایل مورد نیاز

برد آردوینو

سنسور ژایروسکوپ MPU6050

کابل فلت

برد بورد

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.