MEMS MPU6050 અને LSM9DS1 માટે સંપૂર્ણ માર્ગદર્શિકા: સિદ્ધાંત, પ્રેક્ટિસ અને ઉપયોગના કિસ્સાઓ

આજના ટેકનોલોજી અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સની દુનિયામાં, MEMS (માઈક્રો-ઈલેક્ટ્રો-મિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ) સેન્સર રોબોટિક્સથી લઈને હોમ ઓટોમેશન અને વેરેબલ્સ સુધીના તમામ પ્રકારના પ્રોજેક્ટ્સ માટે એક મુખ્ય સાધન બની ગયા છે. એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપને જોડતા મોડ્યુલ્સ, જેમ કે MPU6050 અને LSM9DS1, તેમની વૈવિધ્યતા, ઓછી કિંમત અને Arduino અને અન્ય પ્લેટફોર્મ જેવા માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ સાથે એકીકરણની સરળતાને કારણે બે સૌથી લોકપ્રિય વિકલ્પો છે. ચોક્કસ સિસ્ટમો ડિઝાઇન કરવા માટે તેમના સંચાલન, અનન્ય સુવિધાઓ, તફાવતો અને તેમને કેવી રીતે ઉપયોગમાં લેવા તે શ્રેષ્ઠ છે તેની સંપૂર્ણ સમજ જરૂરી છે. ગતિ, દિશા અને ઝોક માપો.

આ લેખમાં અમે તમને સેન્સર વિશે જાણવાની જરૂર છે તે બધું જ પગલું દ્વારા પગલું જણાવીશું. MPU6050 y LSM9DS1: તેઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેમની પાસે કયા એપ્લિકેશનો છે, તેમને તમારા પ્રોજેક્ટમાં કેવી રીતે એકીકૃત કરવા, તેમને માપાંકિત કરવા, તેમના વાંચનનું યોગ્ય રીતે અર્થઘટન કરવા અને તેમની ક્ષમતાઓનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવા, શ્રેષ્ઠ ટ્યુટોરિયલ્સ અને તકનીકી લેખોમાં એકત્રિત માહિતીને વ્યવહારુ અને અપડેટ વિઝન હેઠળ નજીકની ભાષા સાથે જોડીને, જેથી વ્યાવસાયિક પરિણામો પ્રાપ્ત કરો તમારા વિકાસમાં.

MEMS સેન્સર શું છે અને તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?

MPU6050 અને LSM9DS1 ના ચોક્કસ મોડેલોમાં જતા પહેલા, ની વિભાવના વિશે સ્પષ્ટ હોવું મહત્વપૂર્ણ છે MEMS સેન્સર. આ ઉપકરણો, જેને માઇક્રો ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ, માઇક્રોસ્કોપિક યાંત્રિક ઘટકો અને ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટને એક જ ચિપમાં એકીકૃત કરો, જેથી તેઓ ભૌતિક ભિન્નતાઓ - જેમ કે પ્રવેગ, પરિભ્રમણ અથવા સ્પંદનો - શોધી શકે અને તેમને વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતરિત કરી શકે જેનું ડિજિટલ સિસ્ટમો દ્વારા અર્થઘટન કરી શકાય.

MEMS એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપના કિસ્સામાં, તેમનું સંચાલન સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે જેમ કે:

• ન્યુટનનો પ્રવેગનો નિયમ (a = F/m), સૂક્ષ્મ દળ અને ઝરણા તરીકે કાર્ય કરતી આંતરિક રચનાઓનો ઉપયોગ કરીને.
• કોરિઓલિસ અસરનો ઉપયોગ કોણીય ગતિવિધિઓ શોધવા માટે થાય છે, જે ચિપની અંદર ફરતી વખતે નાના સમૂહો જે વિચલન અનુભવે છે તેનો લાભ લે છે.
• ભૌતિક ભિન્નતાને ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ડિજિટલ મૂલ્યો (સામાન્ય રીતે 16 બિટ્સ) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે આંતરિક ADC કન્વર્ટર.

આ ક્ષમતાઓ MEMS ને એવા કાર્યક્રમોમાં અત્યંત ઉપયોગી બનાવે છે જેને જરૂર હોય છે દિશા, ઝોક અથવા ગતિનું માપન ત્રણ પરિમાણોમાં, જેમ કે નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ, કેમેરા સ્ટેબિલાઇઝેશન, સ્માર્ટ ઘડિયાળો, ડ્રોન, રોબોટ્સ અને ઘણું બધું.

MPU6050 ની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

El MPU6050 ત્રણ અક્ષોમાં પ્રવેગ અને પરિભ્રમણ માપવા માટે આર્થિક અને વિશ્વસનીય ઉકેલ શોધી રહેલા ઉત્પાદકો, ઇજનેરો અને શોખીનોમાં તે કદાચ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું MEMS મોશન સેન્સર છે.

તેના મુખ્ય ટેકનિકલ સ્પષ્ટીકરણોમાં શામેલ છે:

• 3-અક્ષ એક્સેલરોમીટર: ±2g, ±4g, ±8g અને ±16g ની પ્રોગ્રામેબલ રેન્જ સાથે, X, Y અને Z અક્ષો પર પ્રવેગ શોધવા માટે સક્ષમ.
• 3 અક્ષો ગાયરોસ્કોપ: ત્રણેય અક્ષો પર કોણીય વેગ માપે છે, જેમાં ±250, ±500, ±1000 અને ±2000 ડિગ્રી પ્રતિ સેકન્ડ પર એડજસ્ટેબલ સંવેદનશીલતા હોય છે.
• ડિજિટલ મોશન પ્રોસેસર (DMP): જટિલ ગણતરીઓ કરવા માટે સમર્પિત આંતરિક માઇક્રોપ્રોસેસરનો સમાવેશ કરે છે. મોશન ફ્યુઝન (સેન્સર ફ્યુઝન), મુખ્ય માઇક્રોકન્ટ્રોલર પર ગણતરીઓ લોડ કર્યા વિના ક્વાટર્નિયન્સ, યુલર એંગલ અને રોટેશન મેટ્રિસિસ જેવા ડેટાની ગણતરી.
• I2C દ્વારા ડિજિટલ આઉટપુટ: બે શક્ય સરનામાંઓ સાથે I2C બસ દ્વારા સંદેશાવ્યવહાર (પિન AD0 થી 0x68 અથવા 0x69 દ્વારા ગોઠવી શકાય છે), જે મોટાભાગના Arduino, ESP અને સમાન બોર્ડ સાથે કામગીરીને મંજૂરી આપે છે.
• ૧૬-બીટ ADC કન્વર્ટર: તે ડેટા સંગ્રહમાં ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન પ્રદાન કરે છે.
• સંકલિત તાપમાન સેન્સર
• બાહ્ય મેગ્નેટોમીટરથી વિસ્તરણની શક્યતા: I2C સહાયક બસ દ્વારા, MPU6050 લોકપ્રિય HMC5883L (મેગ્નેટોમીટર) જેવા અન્ય કનેક્ટેડ સેન્સર વાંચી શકે છે, જેથી સંપૂર્ણ 9-અક્ષ IMU બને.
• લવચીક ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ: જો GY-3,3 જેવા મધરબોર્ડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, જેમાં રેગ્યુલેટરનો સમાવેશ થાય છે, તો તેને 5V અથવા તો 521V પર પાવર આપી શકાય છે.

વધુમાં, મોડ્યુલનું કોમ્પેક્ટ કદ (લગભગ 25 x 15 મીમી) અને તે બ્રેડબોર્ડમાં એકીકરણ માટે તૈયાર હોવાથી તે પરીક્ષણ અને અંતિમ વિકાસ બંને માટે આદર્શ બને છે.

LSM9DS1 શું છે અને તે કેવી રીતે અલગ છે?

તેના ભાગ માટે, આ LSM9DS1 તે MEMS IMU પરિવારમાં વધુ અદ્યતન અને આધુનિક વિકલ્પ છે, જોકે તે પ્રારંભિક પ્રોજેક્ટ્સમાં MPU6050 કરતા ઓછો લોકપ્રિય છે. તે એક જ ચિપ પર નીચેનાને એકીકૃત કરે છે:

• Un 3-અક્ષ એક્સેલરોમીટર
• Un 3 અક્ષ ગાયરોસ્કોપ
• Un મેગ્નેટોમીટર પણ 3-અક્ષ

આનો અર્થ એ છે કે LSM9DS1 એ 9 DoF (સ્વતંત્રતાની ડિગ્રી) IMU, તમને પ્રવેગ, કોણીય વેગ અને પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રને ત્રણ પરિમાણમાં માપવાની મંજૂરી આપે છે, જે સંપૂર્ણ અને સચોટ વાંચન પ્રદાન કરે છે સંપૂર્ણ સ્થિતિ અને દિશા પૃથ્વીના સંદર્ભમાં.

MPU6050 કરતાં તેના મુખ્ય ફાયદાઓમાં શામેલ છે:

• ત્રણ સેન્સરને એક જ ભૌતિક ચિપમાં જોડે છે, જગ્યા બચાવવી અને જોડાણોને સરળ બનાવવું.
• તમે બંને દ્વારા વાતચીત કરી શકો છો SPI તરીકે I2C, જે તેને વિવિધ પ્લેટફોર્મ માટે વધુ વૈવિધ્યતા આપે છે.
• દરેક સેન્સર (એક્સીલેરોમીટર, ગાયરોસ્કોપ, મેગ્નેટોમીટર) ની રેન્જ અને સંવેદનશીલતા વધુ લવચીક રીતે ગોઠવી શકાય તેવી છે.
• તેમાં અદ્યતન ડિજિટલ ફિલ્ટરિંગ અને ઇવેન્ટ શોધ વિકલ્પો છે.

LSM9DS1 ઘણીવાર એવા પ્રોજેક્ટ્સ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જ્યાં સંપૂર્ણ દિશા નિર્દેશન જરૂરી હોય છે (દા.ત., હોકાયંત્ર, નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ અથવા ફ્લાઇટ સ્ટેબિલાઇઝેશન) વધારાના બાહ્ય સેન્સરની જરૂર વગર.

MEMS એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપના સંચાલન સિદ્ધાંતો

આ MEMS મોડ્યુલો કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે ખરેખર સમજવા માટે, ભૌતિક ખ્યાલો અને તેમને ડિજિટલ ડેટામાં કેવી રીતે અનુવાદિત કરવામાં આવે છે તે સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે:

એક્સીલેરોમીટર

Un MEMS એક્સીલેરોમીટર અવકાશના ત્રણ અક્ષોની સાપેક્ષમાં પદાર્થના પ્રવેગ (સમય જતાં ગતિમાં ફેરફાર) ને માપે છે. આંતરિક રીતે, તે a ની હાજરી પર આધારિત છે સૂક્ષ્મ સસ્પેન્ડેડ માસ લવચીક એન્કર અથવા નાના સ્પ્રિંગ્સ દ્વારા. જ્યારે સેન્સર વેગ આપે છે, ત્યારે આ સમૂહ થોડો બદલાય છે, અને આ ભિન્નતા ચલ અથવા પીઝોઇલેક્ટ્રિક કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

• એક્સીલેરોમીટર હંમેશા ઓછામાં ઓછું એક પ્રવેગ શોધે છે: ગુરુત્વાકર્ષણ (9,81 m/s²), ભલે સેન્સર સ્થિર હોય.
  આનો ઉપયોગ આડી સમતલના સંદર્ભમાં ઝોકની ગણતરી કરવા માટે થાય છે..
• સમયના સંદર્ભમાં પ્રવેગને એકીકૃત કરીને, વેગ અને બદલામાં, મુસાફરી કરેલ સ્થિતિ મેળવી શકાય છે, જોકે આ કામગીરી ભૂલો એકઠા કરે છે.

જીરોસ્કોપ

El MEMS ગાયરોસ્કોપ વાપરો કોરિઓલિસ અસર કોઈ પણ પદાર્થ તેના X, Y અને Z અક્ષોની આસપાસ કેટલી ઝડપે ફરે છે તે શોધવા માટે. જ્યારે સેન્સર પરિભ્રમણ અનુભવે છે, ત્યારે આંતરિક કંપનશીલ સમૂહ તેના કદના પ્રમાણમાં વિચલનનો ભોગ બને છે. કોણીય વેગ, અને તે ફેરફાર ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે માપવામાં આવે છે.

• ગાયરોસ્કોપ માપે છે કોણીય વેગ: દરેક અક્ષ પર સેન્સરનું દિશાનિર્દેશ કેટલી ઝડપથી બદલાય છે.
• કોણીય વેગને સમય સાથે સંકલિત કરવાથી પરિભ્રમણનો કોણ (કોણીય સ્થિતિ) મળે છે, જોકે આ કામગીરી સંચિત ભૂલો પેદા કરે છે જેને કહેવાય છે ડ્રિફ્ટ.

એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપ શા માટે ભેગા કરવા?

ઑબ્જેક્ટનું દિશાનિર્દેશ નક્કી કરતી વખતે, એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપ બંનેની પોતાની મર્યાદાઓ હોય છે:

• એક્સેલેરોમીટર: ઊભી ધરી (ગુરુત્વાકર્ષણનો ઉપયોગ કરીને) ની સાપેક્ષમાં ઝોક શોધવામાં સચોટ, પરંતુ અચાનક હલનચલન, બાહ્ય પ્રવેગ અથવા સ્પંદનો પ્રત્યે ખૂબ સંવેદનશીલ.
• જીરોસ્કોપ: તે ઓરિએન્ટેશનમાં ઝડપી ફેરફારોને માપવા માટે આદર્શ છે, પરંતુ જો તેનું આઉટપુટ લાંબા સમય સુધી સંકલિત કરવામાં આવે તો તે ભૂલ સંચયથી પીડાય છે.

તેથી, મોટાભાગની એપ્લિકેશનો બંને સેન્સરમાંથી ડેટાને મર્જ કરે છે, જે રીડિંગ્સની ચોકસાઈ અને વિશ્વસનીયતામાં ઘણો સુધારો કરે છે. કોણ, ઝોક અથવા સ્થિતિઆ પ્રાપ્ત કરવા માટે, તેઓનો ઉપયોગ થાય છે ડિજિટલ પ્રોસેસિંગ ફિલ્ટર્સ જેમ કે પૂરક ફિલ્ટર અથવા કાલમેન ફિલ્ટર, જે દરેક સેન્સરના ફાયદાઓને જોડે છે અને તેનું વજન કરે છે.

MPU6050 સાથે શરૂઆત કરવી: કનેક્શન અને લાઇબ્રેરીઓ

લાક્ષણિક કનેક્શન ડાયાગ્રામ

મોડ્યુલ MPU6050 તે સામાન્ય રીતે પ્લેટ પ્રકાર પર માઉન્ટ થયેલ હોય છે જીવાય -521, જે Arduino જેવા માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ સાથે એકીકરણને મોટા પ્રમાણમાં સરળ બનાવે છે.

I2C મોડમાં મોડ્યુલનો ઉપયોગ કરવા માટેના મૂળભૂત જોડાણો સામાન્ય રીતે આ પ્રમાણે છે:

MPU6050	Arduino Uno/નેનો/મિની	આર્ડુનો મેગા/ડીયુઇ	અરડિનો લિયોનાર્ડો
વીસીસી	5V	5V	5V
GND	GND	GND	GND
એસસીએલ	A5	21	3
એસડીએ	A4	20	2

મોડ્યુલમાં બિલ્ટ-ઇન પુલ-અપ રેઝિસ્ટર છે, તેથી સામાન્ય રીતે તેમને બાહ્ય રીતે ઉમેરવા જરૂરી નથી.

I2C સરનામું અને AD0 પિન

MPU6050 તમને તેના I2C સરનામાંને આના પર ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે 0x68 (ડિફૉલ્ટ રૂપે, જ્યારે AD0 પિન GND પર હોય અથવા કનેક્ટ ન હોય) અથવા 0x69 (જ્યારે AD0 ઉચ્ચ/5V સાથે જોડાયેલ હોય). આ એક જ બસ પર બહુવિધ સેન્સરનો ઉપયોગ કરવાનું સરળ બનાવે છે.

ભલામણ કરેલ લાઇબ્રેરી: જેફ રોબર્ગ દ્વારા I2Cdevlib

Arduino પર MPU6050 સાથે આરામથી કામ કરવા માટે, સમુદાય નીચેની લાઇબ્રેરીઓનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરે છે:

• I2Cdev દ્વારા વધુ: ઘણા સેન્સર સાથે I2C સંચારની સુવિધા આપે છે.
• MPU6050: તમને બધા સેન્સર ફંક્શન્સને ઍક્સેસ કરવા, કેલિબ્રેટેડ મૂલ્યો વાંચવા, ઓફસેટ્સ વાંચવા અને DMP નો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

તેઓ આમાં ઉપલબ્ધ છે: https://github.com/jrowberg/i2cdevlib

એકવાર ડાઉનલોડ થઈ ગયા પછી, તેમને અનઝિપ કરો અને ફોલ્ડરમાં મૂકો. પુસ્તકાલયો Arduino IDE માંથી.

મૂળભૂત ડેટા વાંચન: પ્રવેગ અને કોણીય વેગ

એકવાર MPU6050 કનેક્ટ થઈ જાય અને ગોઠવાઈ જાય, પછીનું પગલું એ કરવાનું છે પ્રવેગ અને કોણીય વેગના વાંચન ત્રણ અક્ષો પર. ઉપરોક્ત લાઇબ્રેરીનો ઉપયોગ કરીને મૂળભૂત પ્રક્રિયામાં શામેલ છે:

1. ફંક્શનનો ઉપયોગ કરીને સેન્સર શરૂ કરો સેન્સર.ઇનિશિયલાઇઝ().
2. સાથે કનેક્શન તપાસો સેન્સર.ટેસ્ટકનેક્શન().
3. એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપમાંથી RAW (અનપ્રોસેસ્ડ) મૂલ્યોને પ્રવેગ માટે ax, ay, az અને સ્પિન માટે gx, gy, gz જેવા ચલોમાં વાંચો.
4. પરિણામો દર્શાવવા માટે ડેટાને સીરીયલ પોર્ટ પર મોકલો.

આ ડેટા શ્રેણીમાં 16-બીટ પૂર્ણાંકો તરીકે દેખાય છે.

MPU6050 સેન્સરનું માપાંકન

MPU6050 નો ઉપયોગ કરતી વખતે એક મુખ્ય તબક્કા છે કેલિબ્રેશનમોડ્યુલ પર ચિપને સોલ્ડર કરતી વખતે શક્ય ખોટી ગોઠવણીઓ અથવા નાની ઉત્પાદન ખામીઓને કારણે, સેન્સર સંપૂર્ણપણે આડી અને આરામ પર હોવા છતાં, બિન-શૂન્ય મૂલ્યો પરત કરે છે તે ખૂબ જ સામાન્ય છે.

સેન્સરને માપાંકિત કરવામાં તે નક્કી કરવાનો સમાવેશ થાય છે એક્સીલેરોમીટર અને ગાયરોસ્કોપ ઓફસેટ્સ દરેક અક્ષ પર અને તેમને સેન્સર પર ગોઠવો જેથી વાંચન સાચી માહિતી પર આધારિત હોય. એક લાક્ષણિક પ્રક્રિયામાં આનો સમાવેશ થઈ શકે છે:

• જેવા ફંક્શનનો ઉપયોગ કરીને વર્તમાન ઓફસેટ્સ વાંચો ગેટએક્સએક્સેલઓફસેટ(), ગેટવાયએક્સેલઓફસેટ(), વગેરે
• સેન્સરને આડી સ્થિતિમાં અને સંપૂર્ણપણે સ્થિર મૂકો.
• પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ કરીને, ફિલ્ટર કરેલ રીડિંગ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, મૂવિંગ એવરેજ અથવા લો-પાસ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરીને) આદર્શ મૂલ્યોમાં રૂપાંતરિત થાય ત્યાં સુધી ઑફસેટ્સ ગોઠવો: ax = 0, ay = 0, az = 16384, gx = 0, gy = 0, gz = 0 કાચા મોડમાં (RAW).
• આ મૂલ્યો ફંક્શન સાથે સેટ કરો સેટએક્સએક્સેલઓફસેટ(), સેટવાયકેલઓફસેટ(), વગેરે

એકવાર યોગ્ય રીતે માપાંકિત થઈ ગયા પછી, સેન્સર વધુ સચોટ અને સ્થિર મૂલ્યો પ્રદાન કરશે, જે સ્થિરીકરણ અથવા નેવિગેશન જેવા મહત્વપૂર્ણ કાર્યક્રમો માટે જરૂરી છે.

રીડિંગ્સને ભૌતિક એકમોમાં સ્કેલિંગ અને રૂપાંતરિત કરવું

ભૌતિક ગણતરીઓ અથવા ડેટા વિઝ્યુલાઇઝેશનમાં અર્થઘટન અને ઉપયોગ કરવા માટે MPU6050 માંથી કાચા વાંચનને SI (આંતરરાષ્ટ્રીય સિસ્ટમ) એકમોમાં રૂપાંતરિત કરવું આવશ્યક છે:

• પ્રવેગ: ડિફોલ્ટ શ્રેણી ±2g છે, જે ±19,62 m/s ની સમકક્ષ છે²૧૬૩૮૪ નું RAW મૂલ્ય ૧ ગ્રામને અનુરૂપ છે; તેથી, x am/s માં રૂપાંતરિત કરવા માટે²: કુહાડી * (૯.૮૧/૧૬૩૮૪.૦).
• કોણીય વેગ: મૂળભૂત રીતે, ±250°/s, તેથી રૂપાંતરણ આ હશે: જીએક્સ * (૨૫૦.૦ / ૩૨૭૬૮.૦) RAW મૂલ્યોમાંથી ડિગ્રી પ્રતિ સેકન્ડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે.

જો તમે સેન્સરને અન્ય રેન્જમાં ગોઠવો છો તો આ સ્કેલ પરિબળો બદલાય છે, તેથી ડેટાનું અર્થઘટન કરતા પહેલા હંમેશા ફેક્ટરી અથવા કસ્ટમ સેટિંગ્સ તપાસવી જરૂરી છે.

ફક્ત એક્સીલેરોમીટરનો ઉપયોગ કરીને ઝુકાવની ગણતરી કરો

જ્યારે સેન્સર આરામ પર હોય અથવા ફક્ત ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ હોય, ત્યારે એક્સીલેરોમીટર રીડિંગ્સનો ઉપયોગ ગણતરી કરવા માટે કરી શકાય છે X અને Y અક્ષોના સંદર્ભમાં ઝોકનો કોણલાક્ષણિક ગાણિતિક સૂત્રો ત્રિકોણમિતિ કાર્યોનો ઉપયોગ કરે છે:

• X-ઝોક માટે: atan(ax/sqrt(ay² + az²)) × 180/π
• Y-સ્લન્ટ માટે: atan(ay/sqrt(ax² + az²)) × 180/π

આ ગુરુત્વાકર્ષણના સમતલની તુલનામાં દરેક અક્ષના સંદર્ભમાં ઝોકનો કોણ પ્રદાન કરે છે, જો કે જો સેન્સર ગતિમાં હોય અથવા અન્ય પ્રવેગક મેળવે, તો આ મૂલ્યો બદલી શકાય છે.

ગાયરોસ્કોપ વડે પરિભ્રમણ ખૂણાઓની ગણતરી

ગાયરોસ્કોપ ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે કોણીય વેગના એકીકરણ દ્વારા કોણનો ફેરફાર સમય જતાં. ગાણિતિક રીતે:

• આપેલ સમય અંતરાલમાં કોણ કોણીય વેગના પૂર્ણાંક જેટલું છે: θ = θ₀ + ∫w·dt

વ્યવહારમાં, આ ગણતરીઓ પ્રોગ્રામ લૂપ્સમાં કરી શકાય છે, જેમાં સંચિત કોણ મેળવવા માટે નમૂના સમયગાળા (dt) દ્વારા ગુણાકાર કરાયેલ કોણીય વેગનો સારાંશ આપવામાં આવે છે.

એકીકરણ ભૂલને નિયંત્રિત કરવી મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે નાની ભૂલો એકઠી થાય છે, જેના કારણે ડ્રિફ્ટ.

સેન્સર ફ્યુઝન ફિલ્ટર્સ: પૂરક અને કાલમન

અર્થઘટન ભૂલો ઘટાડવા અને દરેક સેન્સરનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવા માટે, ડેટા ફ્યુઝન અલ્ગોરિધમ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

પૂરક ફિલ્ટર

આ ફિલ્ટર ગાયરોસ્કોપ દ્વારા અંદાજિત કોણ (જે ટૂંકા ગાળામાં સારી રીતે કાર્ય કરે છે) ને એક્સીલેરોમીટર દ્વારા ગણતરી કરાયેલ કોણ (જે લાંબા ગાળે વધુ વિશ્વસનીય છે પરંતુ ઘોંઘાટીયા છે) સાથે જોડે છે. લાક્ષણિક સૂત્ર છે:

અંતિમ_કોણ = α × (પાછલો_કોણ + કોણીય_વેગ ×dt) + (1-α) × પ્રવેગમાપક_કોણ

જ્યાં α સામાન્ય રીતે 0,95 અને 0,99 ની વચ્ચે હોય છે. તે સ્થિર વાંચન મેળવવા અને ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે ડ્રિફ્ટ.

કાલમન ફિલ્ટર

વધુ અદ્યતન, આ ફિલ્ટર માપને ફ્યુઝ કરે છે, દરેક માપનની અનિશ્ચિતતા અને તેમના સહસંબંધોને ધ્યાનમાં લે છે, અવાજની હાજરીમાં સચોટ અંદાજ પ્રાપ્ત કરે છે. તેનો વ્યાપકપણે નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ અને અદ્યતન રોબોટિક્સમાં ઉપયોગ થાય છે, જોકે તેને વધુ ગણતરી શક્તિની જરૂર પડે છે.

3D સિમ્યુલેશન અને ઓરિએન્ટેશન વિઝ્યુલાઇઝેશન (યો, પિચ, રોલ)

એક રસપ્રદ એપ્લિકેશન છે 3D ઓરિએન્ટેશનનું રીઅલ-ટાઇમ ડિસ્પ્લે ડ્રોન અથવા રોબોટ જેવા પદાર્થનું, ખૂણાઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરીને યો, પિચ એન્ડ રોલ.

આ પ્રક્રિયા કરેલા ડેટાને ગ્રાફિક્સ સોફ્ટવેરમાં ટ્રાન્સમિટ કરીને, સીરીયલ પ્લોટર જેવા ટૂલ્સ અથવા ગતિવિધિઓનું નિરીક્ષણ અને વિશ્લેષણ કરવા માટે ચોક્કસ 3D પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. આ રીતે, તમે દૃષ્ટિની રીતે સમજી શકો છો કે તમારી સિસ્ટમ અવકાશમાં કેવી રીતે લક્ષી છે.

વિસ્તૃત વાંચન: મેગ્નેટોમીટર અને LSM9DS1 સેન્સરનો ઉપયોગ

El LSM9DS1 એક જ ચિપમાં એક્સીલેરોમીટર, ગાયરોસ્કોપ અને મેગ્નેટોમીટરને એકીકૃત કરે છે, જેનાથી ડેટા મેળવી શકાય છે સંપૂર્ણ સ્થિતિ અને દિશાપ્રવેગ અને પરિભ્રમણ માપવા ઉપરાંત, તે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રને શોધી શકે છે:

• ની ગણતરી કરો સંપૂર્ણ દિગંશ, નેવિગેશન અને ડિજિટલ હોકાયંત્રોમાં ઉપયોગી.
• વધારાના બાહ્ય સેન્સરની જરૂરિયાત વિના માર્ગદર્શન પ્રણાલીઓ વિકસાવો.
• ખૂબ જ સચોટ સ્થિતિ અને દિશા અંદાજ (9-DoF) માટે બધા સેન્સર્સમાંથી ફ્યુઝ ડેટા.

MPU6050 અને LSM9DS1 ના અસરકારક ઉપયોગ માટે વ્યવહારુ ટિપ્સ

• હંમેશા સેન્સર્સને માપાંકિત કરો ચોકસાઈ સુધારવા માટે મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગ કરતા પહેલા.
• ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપના સ્ત્રોતો, જેમ કે મોટર્સ અથવા ચુંબકની નજીક મોડ્યુલો માઉન્ટ કરવાનું ટાળો.
• ફિલ્ટરિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરો અને નમૂના લેવાના સમયનું ચોક્કસ નિયંત્રણ રાખો.
• ઉત્તર દિશાના સંદર્ભમાં સંપૂર્ણ દિશા માટે, એનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે LSM9DS1 અથવા MPU6050 ને બાહ્ય મેગ્નેટોમીટર, જેમ કે HMC5883L સાથે જોડો.
• રીઅલ-ટાઇમ વિઝ્યુલાઇઝેશનનો અમલ કરવાથી એકત્રિત ડેટાનું વધુ સારી રીતે અર્થઘટન કરવામાં મદદ મળે છે.
• પુસ્તકોની દુકાનો જેમ કે i2cdevlib તેઓ કામને ખૂબ સરળ બનાવે છે, તેથી વિકાસને સરળ બનાવવા માટે તેમને પ્રાથમિકતા આપો.