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.. _2.2.9_py:
2.2.9 Modulo MPU6050
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Introduzione
----------------
L'MPU-6050 è il primo e unico dispositivo di tracciamento del movimento a 6
assi al mondo (giroscopio a 3 assi e accelerometro a 3 assi), progettato per
smartphone, tablet e sensori indossabili che richiedono queste caratteristiche,
inclusi basso consumo energetico, basso costo e alte prestazioni.
In questo esperimento, utilizzeremo I2C per ottenere i valori del sensore di
accelerazione a tre assi e del giroscopio a tre assi dell'MPU6050 e li
visualizzeremo sullo schermo.
Componenti necessari
------------------------------
In questo progetto avremo bisogno dei seguenti componenti.
.. image:: ../img/list_2.2.6.png
È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - Nome
- ELEMENTI IN QUESTO KIT
- LINK
* - Kit Raphael
- 337
- |link_Raphael_kit|
Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
- LINK PER L'ACQUISTO
* - :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|
Schema elettrico
---------------------
L'MPU6050 comunica con il microcontrollore tramite l'interfaccia del bus I2C.
SDA1 e SCL1 devono essere collegati ai pin corrispondenti.
.. image:: ../img/image330.png
Procedura sperimentale
-------------------------------
**Passo 1:** Costruisci il circuito.
.. image:: ../img/image227.png
**Passo 2**: Configura I2C (vedi Appendice :ref:`i2c_config`. Se hai già configurato I2C, salta questo passaggio.)
**Passo 3:** Vai nella cartella del codice.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python
**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.9_mpu6050.py
Una volta eseguito il codice, l'angolo di deflessione degli assi x e y, nonché
l'accelerazione e la velocità angolare su ciascun asse letti dall'MPU6050
verranno calcolati e stampati sullo schermo.
.. note::
* Se ricevi l'errore ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, consulta :ref:`i2c_config` per abilitare l'I2C.
* Se ricevi l'errore ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, esegui il comando ``sudo pip3 install smbus2``.
* Se compare l'errore ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa che il modulo è cablato in modo errato o è danneggiato.
**Codice**
.. note::
Puoi **Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare** il codice qui sotto. Ma prima di farlo, devi andare nel percorso del codice sorgente, come ``raphael-kit/python``. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.
.. raw:: html
.. code-block:: python
import smbus
import math
import time
# Registri di gestione dell'alimentazione
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) # o bus = smbus.SMBus(1) per le schede Revision 2
address = 0x68 # Questo è il valore dell'indirizzo letto tramite il comando i2cdetect
# Ora riattiva il 6050 poiché inizia in modalità sleep
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)
**Spiegazione del Codice**
.. 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
Lettura dei dati del sensore inviati dall'MPU6050.
.. code-block:: python
def get_y_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(x, dist(y,z))
return -math.degrees(radians)
Calcolo dell'angolo di deflessione dell'asse y.
.. code-block:: python
def get_x_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(y, dist(x,z))
return math.degrees(radians)
Calcolo dell'angolo di deflessione dell'asse x.
.. 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))
Lettura dei valori degli assi x, y e z del sensore giroscopico, conversione dei metadati in valori di velocità angolare e stampa dei risultati.
.. 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)
Lettura dei valori degli assi x, y e z del sensore di accelerazione, conversione degli
elementi in valori di velocità accelerata (unità di gravità) e stampa dei risultati.
.. 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))
Stampa degli angoli di deflessione degli assi x e y.
Immagine del fenomeno
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.. image:: ../img/image228.jpeg