Калибровка магнитометра. Электронный компас и Arduino

MARG Ориентир 1 —  модуль, позволяющий ориентироваться в пространстве. Он содержит гиротахометр (измеряет угловую скорость), акселерометр (измеряет ускорение, включая вызванное силой притяжения земли) и магнитометр (работает как компас, позволяя определить положение модуля относительно земли).

Показания каждого из этих датчиков можно считывать отдельно. Модуль состоит из двух чипов. В первом размещён гиротахометр (ST L3G4200D), во втором — магнитометр и акселерометр (ST LSM303DLM). Все три сенсора являются трёхосевыми, поэтому MARG Ориентир 1 обладает девятью степенями свободы (9-DOF IMU датчик).

Работа с модулем MARG Ориентир-1 и Ардуино:

Для начала соедините модуль с Arduino:

Arduino Uno:

• GND — к одноимённому пину;
• 5V — к одноимённому пину;
• SCL — к одноимённому пину либо A5;
• SDA — к одноимённому пину либо A4.

Arduino Mega:

• GND — к одноимённому пину;
• 5V — к одноимённому пину;
• SCL — к одноимённому пину либо D21;
• SDA — к одноимённому пину либо D20.

Для датчиков, составляющих основу модуля, существуют свои библиотеки: для L3G4200D и LSM303DLMB можно найти примеры скетчей работы с каждым из датчиков.

Загрузите обе библиотеки. В папке с примерами для LSM303DLM  найдите скетч “Calibrate”. Он используется для калибрации магнитометра. Прошейте Arduino этим скетчем и запустите монитор порта. Вращайте модуль в различных направлениях. В конце калибровки на экран будут выведены искомые значения. Выпишите их.

Для определения положения модуля в пространстве используется библиотека “Transformation”.

Для точного определения положения недостаточно всего лишь суммировать показания гиротахометра. Скорость модуля может быть непостоянной, а гиротахометр может давать не совсем точные показания.

Для получения точных показаний используются ориентиры, с течением времени остающиеся такими же: вектора гравитации и магнитного поля. Для ориентации с помощью всех трёх сенсоров используются различные алгоритмы, библиотека “Transformation” использует фильтр Маджвика.

Отправьте её в папку libraries, которая находится в папке со средой разработки Arduino IDE. Теперь откройте среду разработки и откройте пример “Serial”из примеров скачанной библиотеки. Если вы ещё не откалибровали магнитометр —  сделайте это.

Теперь загрузите в Arduino скетч и откройте монитор порта. При начале работы Arduino плата с сенсорами должна быть строго параллельна земле, то есть её ось Z должна быть сонаправлена направлению гравитации.

Благодаря этому будут устранены погрешности в работе модуля. Если же при старте модуль находился в другой позиции — поправьте его и перезагрузите Arduino.

Библиотека включается в скетч строкой:

Класс transformation содержит следующие методы:

• calibrate— калибровка магнитометра. Он принимает параметры, полученные в ходе калибровки магнитометра: минимальное и максимальное значение по каждой оси в порядке X, Y, Z. Метод должен быть вызван до начала работы модуля.
• init — инициализация. Он рассчитывает положение модуля в пространстве, устраняет мелкие погрешности и фиксирует его положение. Вызывается однажды при начале работы модуля.
• fix — фиксирование положения. После его вызова следующий метод getFixed будет давать показания относительно нового фиксированного положения платы. Если же не вызывать метод fix, фиксированным будет положение платы, зафиксированное методом init.
• getFixed — получение относительного положения модуля.
• getAbsolute — получение абсолютного положения модуля. Абсолютное положение измеряется в углах Эйлера, так же как и фиксированное.
• calculate — этот метод рассчитывает положение модуля. Его вызов нужен каждый раз перед снятием показаний.