.. note::

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.. _2.2.9_py_pi5:

2.2.9 Módulo MPU6050
========================

Introducción
---------------

El MPU-6050 es el primer y único dispositivo de seguimiento de movimiento de 6 
ejes del mundo (3 ejes de giroscopio y 3 ejes de acelerómetro) diseñado para 
teléfonos inteligentes, tabletas y sensores portátiles que tienen estas características, 
incluyendo bajo consumo de energía, bajo costo y alto rendimiento.

En este experimento, usa I2C para obtener los valores del sensor de aceleración de tres 
ejes y el giroscopio de tres ejes del MPU6050 y mostrarlos en la pantalla.


Componentes Necesarios
----------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.9_mpu6050_list.png

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nombre
        - ARTÍCULOS EN ESTE KIT
        - ENLACE
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCCIÓN DE COMPONENTES
        - ENLACE DE COMPRA

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_mpu6050`
        - |link_mpu6050_buy|

Diagrama Esquemático
----------------------------

El MPU6050 se comunica con el microcontrolador a través de la interfaz del bus I2C. El SDA1 y el SCL1 deben estar conectados al pin correspondiente.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.9_mpu6050_schematic.png


Procedimientos Experimentales
---------------------------------

**Paso 1:** Construir el circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.9_mpu6050_circuit.png


**Paso 2:** Configurar I2C (ver Apéndice :ref:`i2c_config`. Si ya has configurado I2C, omite este paso).

**Paso 3:** Ve a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Paso 4:** Ejecuta el archivo ejecutable.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 2.2.9_mpu6050_zero.py

Cuando se ejecute el código, el ángulo de desviación de los ejes x e y, así como la aceleración 
y velocidad angular en cada eje leída por el MPU6050, se mostrarán en la pantalla después de ser 
calculados.

.. note::

    * Si obtienes el error ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, necesitas consultar :ref:`i2c_config` para habilitar el I2C.
    * Si obtienes el error ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, por favor ejecuta ``sudo pip3 install smbus2``.
    * Si aparece el error ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa que el módulo está mal conectado o está roto.


.. warning::

    Si recibe el mensaje de error ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, consulte :ref:`faq_soc`

**Código**

.. note::

    Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como ``raphael-kit/python-pi5``. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.


.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   import smbus
   import math
   import time

   # Registros de gestión de energía
   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) # or bus = smbus.SMBus(1) for Revision 2 boards
   address = 0x68       # Esta es la dirección leída a través del comando i2cdetect

   # Ahora despierta el 6050 ya que empieza en modo de suspensión
   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)


**Explicación del Código**

#. Leer los datos del sensor enviados por el MPU6050.

   .. code-block:: python

       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

#. Calcular el ángulo de deflexión del eje y.

   .. code-block:: python

       def get_y_rotation(x,y,z):
           radians = math.atan2(x, dist(y,z))
           return -math.degrees(radians)

#. Calcular el ángulo de deflexión del eje x.

   .. code-block:: python

       def get_x_rotation(x,y,z):
           radians = math.atan2(y, dist(x,z))
           return math.degrees(radians)

#. Leer los valores de los ejes x, y y z en el sensor giroscópico, convertir los metadatos en valores de velocidad angular y luego imprimirlos.

   .. code-block:: python

       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))

#. Leer los valores de los ejes x, y y z en el sensor de aceleración, convertir los elementos en valores de aceleración (unidad de gravedad) e imprimirlos.

   .. code-block:: python

       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)

#. Imprimir los ángulos de deflexión de los ejes x e y.

   .. code-block:: python

       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))

