Sensor – Me 3-Axis Accelerometer and Gyro Sensor

概述:

陀螺儀是一款理想的機器人運動檢測、姿態檢測模組。包含3軸加速度計、3軸角速度感測器與運動處理器,並提供I2C介面通信。可以應用在自平衡小車、四軸飛行器、機器人及移動設備上,具有高動態測量範圍與低電流消耗等優點。本模組介面是白色色標,說明是I2C通信模式,需要連接到主機板上帶有白色標識介面。

 

功能特性:

  • 模組的白色區域是與金屬梁接觸的參考區域
  • 數位輸出6軸或9軸的旋轉矩陣、四元數、歐拉角格式的融合演算資料
  • 3軸角速度可控測量範圍為±250,±500,±1000,±2000°/秒(dps)
  • 3軸加速計可控測量範圍為±2g,±4g,±8g與±16g
  • 數位運動處理(DMP)引擎可減少複雜的運動融合、感測器同步與姿態檢測的負荷
  • 移除加速計與陀螺儀軸間敏感度,降低設定給予的影響與感測器的漂移
  • 內嵌運作時間偏差與磁力感測器校正演算技術
  • 具有反接保護,電源反接不會損壞IC
  • 支援Arduino IDE程式設計, 並且提供運行庫來簡化程式設計
  • 支援mBlock圖形化程式設計,適合全年齡用戶
  • 使用RJ25介面連線方便

 

技術規格

  • 工作電壓: 5V DC
  • 工作溫度:0到70℃
  • 信號模式:I2C通信
  • 模組尺寸:51 x 24 x 18 mm (長x寬x高)

 

引腳定義

陀螺儀模組有四個針腳的接頭,每個針腳的功能如下表

序號

引腳

功能

1SCLI2C通信(時鐘管腳)
2SDAI2C通信(資料管腳)
3GND地線
4SDA電源線

表 1 4-Pin 接頭功能表

 

接線方式

  • RJ25連接

由於陀螺儀模組介面是白色色標,當使用RJ25介面時,需要連接到主控板上帶有白色色標的介面。以Makeblock Orion為例,可以連接到3,4,6,7,8號介面,如圖

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圖 1 陀螺儀模組與 Makeblock Orion連接

 

  • 杜邦線連接

當使用杜邦線連接到Arduino Uno主機板時,模組SCL、SDA引腳需要連接到 I2C介面,即連接到A4、A5介面如下圖所示:

 

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圖 2 陀螺儀模組與 Arduino UNO 連接圖

注:接杜邦線時,模組上需要焊接排針。

 

程式設計指南

  • Arduino程式設計

如果使用Arduino程式設計,需要調用庫Makeblock-Library-master 來控制陀螺儀模組

本程式通過Arduino程式設計,當我們通過串口監視器輸入任意值時,模組接收並返回當前的X,Y,Z的值。從而能夠判斷當前模組的姿態,從串口監視器可觀察到X,,Y,Z的值。

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#include “MeOrion.h”
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
MeGyro gyro;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
gyro.begin();
}
void loop()
{
gyro.update();
if(Serial.available() )
{
Serial.read();
Serial.print(“X:”);
Serial.print(gyro.angleX() );
Serial.print(” Y:”);
Serial.print(gyro.angleY() );
Serial.print(” Z:”);
Serial.println(gyro.angleZ() );
}
}

陀螺儀函數功能清單

方程

功能

double angleX()讀取X軸的值
double angleY()讀取Y軸的值
double angleZ()讀取Z軸的值
void update()刷新數值
void begin()模組初始化

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串口顯示結果

 

原理解析

陀螺儀模組集成了3軸加速度計、3軸角速度感測器(陀螺儀)與運動處理引擎(DMP),由I2C埠以單一資料流程的形式,向應用端輸出完整的9軸融合演算資料。
3軸加速計能夠在X、Y、Z軸測量加速度的變化,通過感知特定方向的慣性力總量,加速計可以測量出加速度和重力;三軸加速計意味著它能夠檢測到三維空間中的運動或重力引力。加速計可以測量重力(引力)g,如果模組靜止而沒有任何動作,地球引力對其施加的力大約為1g;如果模組豎直放置,會檢測到y軸上施加的力約為1g。如果模組以一定角度放置,會檢測到1g的力會分佈在不同的軸上。當模組在三維空間中運動或振動時,陀螺儀會在一個或多個軸上檢測到大於1g的力並測量出加速度,對加速度積分可以獲得速度和位移。當物體繞軸旋轉時會產生角速度,3軸角速度感測器(陀螺儀)能夠檢測X、Y、Z軸的角速度變化量;運動處理引擎通過I2C埠直接輸出資料,可以減輕週邊微處理器的工作負擔並且避免了繁瑣的濾波和資料融合。