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
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
- 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。
●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);
}