Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング㊱ IMU MPU-6050

　AdafruitのIMU（イナーシャル・メジャーメント・ユニット） MPU-6050（TDK）を利用します。 MPU-6050は、3軸加速度センサと3軸ジャイロ・センサのモジュールです。

　それぞれのセンサの生データの出力を使って、9軸モーション・データのディジタル出力（回転行列、クオータニオン、オイラー角）が計算できます（サンプル例はない）。

（※）6軸の情報からオイラー角などを求める解説例；6軸IMU～拡張カルマンフィルタ

　ディジタル・モーション・プロセッシング（DMP）エンジンにより、モーション合成やタイミング同期およびジェスチャ検出ができます。

●AdafruitのStemma QT/Qwiicボード

　MPU-6050ボード解説のページ

　Stemma QT/Qwiic（JST SH 4ピン）コネクタは2か所に装着されていて、どちらにつないでもかまいません。このコネクタを使ってI2Cで制御する場合、特に、ジャンパ線をつなぐなどは不要です。

　コネクタは、表と裏のどちらも差し込めそうですが、ピンが内部の上部に並んでいるので、差し込める方向は一意です。ロック機構はないですが、すぐに抜けるということはありません。

●IMU MPU-6050のおもなスペック

　MPU-6050のデータシート

動作電圧　2.375～3.46V
動作温度範囲　 -40～+85°C
加速度測定範囲　±2g、±4g、±8g、±16g
3軸ジャイロ（角速度）　±250、±500、±1000、±2000dps；最大感度131 LSBs/dps
インターフェース　I2C（最大400kHz）
スレーブ・アドレス　デフォルト0x68、裏面のAD0ジャンパをショートすると0x69

●使用環境

Arduino UNO R4 Minima
Arduino IDE 2.2.1
Windows10 22H2

●接続

　Arduino UNO R4 MinimaのI2C信号とセンサ・ボードをJSTコネクタでつなぎます（Stemma QT/Qwiicボードの写真の比率は異なる）。

●スレーブ・アドレスを確認

　従来からよく使われているi2cScanner.inoを動かしてスレーブ・アドレスを確認します。電源は3.3Vです。

　0x18を見つけてきました。

●ライブラリの用意

　MPU-6050で検索して、見つかった Adafruit MPU6050ライブラリをインストールします。

　インストールを始めたとき、関連のライブラリや依存関係をインストールするかというパネルが出た場合は、全てをインストールします。

●サンプル・スケッチ①

　メニューのファイル->スケッチ例から、Adafruit MPU6050のbasic_readings.inoを選択します。

　コンパイル、実行します。

　AccelerationのX:、Y:、Z:が m/s^2単位の加速度です。

　RotationのX:、Y:、Z:が rad/s単位のジャイロ（角速度）です。

　Temperatureは温度です。

●サンプル・スケッチ②

　メニューのファイル->スケッチ例から、Adafruit MPU6050のmotion_detection.inoを選択します。

　コンパイル、実行します。

　ボードを動かすと、加速度と角速度のデータを出力します。

●サンプル・スケッチ③

　メニューのファイル->スケッチ例から、Adafruit MPU6050のplotter.inoを選択します。

　コンパイル、実行します。

●グラフィック・ディスプレイに測定結果を表示

　次の記事を参考に、グラフィック・ディスプレイに測定した値を表示します。

　　Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ⑤ 温湿度センサSi7021の測定結果をグラフィック・ディスプレイに表示

　スケッチです。MPU6050_oled.inoを修正しました。


#include <Adafruit_MPU6050.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>

Adafruit_MPU6050 mpu;
Adafruit_SSD1306 display = Adafruit_SSD1306(128, 64, &Wire);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // while (!Serial);
  Serial.println("MPU6050 OLED demo");

  if (!mpu.begin()) {
    Serial.println("Sensor init failed");
    while (1)
      yield();
  }
  Serial.println("Found a MPU-6050 sensor");

  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D)) { // Address 0x3C for 128x32
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;)
      ; // Don't proceed, loop forever
  }
  display.display();
  delay(500); // Pause for 2 seconds
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setRotation(0);
}

void loop() {
  sensors_event_t a, g, temp;
  mpu.getEvent(&a, &g, &temp);

  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0);

  Serial.print("Accelerometer ");
  Serial.print("X: ");
  Serial.print(a.acceleration.x, 1);
  Serial.print(" m/s^2, ");
  Serial.print("Y: ");
  Serial.print(a.acceleration.y, 1);
  Serial.print(" m/s^2, ");
  Serial.print("Z: ");
  Serial.print(a.acceleration.z, 1);
  Serial.println(" m/s^2");

  display.println("Accelerometer - m/s^2");
  display.print(a.acceleration.x, 1);
  display.print(", ");
  display.print(a.acceleration.y, 1);
  display.print(", ");
  display.print(a.acceleration.z, 1);
  display.println("");

  Serial.print("Gyroscope ");
  Serial.print("X: ");
  Serial.print(g.gyro.x, 1);
  Serial.print(" rps, ");
  Serial.print("Y: ");
  Serial.print(g.gyro.y, 1);
  Serial.print(" rps, ");
  Serial.print("Z: ");
  Serial.print(g.gyro.z, 1);
  Serial.println(" rps");

  display.println("");
  display.println("Gyroscope - rps");
  display.print(g.gyro.x, 1);
  display.print(", ");
  display.print(g.gyro.y, 1);
  display.print(", ");
  display.print(g.gyro.z, 1);
  display.println("");

  display.display();
  delay(100);
}

　実行例です。

Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ㊱ IMU MPU-6050

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