Kompas digital menggunakan magnetometer arduino dan hmc5883l

Otak manusia dibina dari lapisan struktur yang kompleks yang membantu kita menjadi spesies dominan di bumi. Contohnya korteks entorhinal di otak anda dapat memberi anda petunjuk arah yang membantu anda menavigasi dengan mudah melalui tempat-tempat yang tidak anda kenal. Tetapi tidak seperti kita, Robot dan kenderaan Ariel tanpa pemandu memerlukan sesuatu untuk mendapatkan petunjuk arah ini sehingga mereka dapat melakukan pergerakan secara autonomi di kawasan dan lanskap baru. Robot yang berbeza menggunakan pelbagai jenis sensor untuk mencapainya, tetapi yang biasa digunakan adalah magnetometer, yang dapat memberitahu robot ke arah arah geo-grafik yang sedang dihadapinya. Ini bukan sahaja akan membantu robot memahami arah tetapi juga bergiliran ke arah dan malaikat yang telah ditentukan.

Oleh kerana sensor dapat menunjukkan grafik geo Utara, Selatan, Timur dan Barat, kita manusia juga dapat menggunakannya pada saat diperlukan. Oleh itu, dalam artikel ini mari kita cuba memahami bagaimana sensor Magnetometer berfungsi dan bagaimana menghubungkannya dengan pengawal mikro seperti Arduino. Di sini kita akan membina Kompas Digital yang keren yang akan membantu kita dalam mencari arah dengan menyalakan LED yang menunjukkan Arah Utara. Kompas Digital ini dibuat dengan rapi pada PCB dari PCBGOGO, sehingga saya dapat membawanya pada waktu berikutnya ketika saya keluar di alam liar dan berharap agar saya tersesat hanya untuk menggunakan barang ini untuk mencari jalan pulang. Mari kita mulakan.

Bahan yang Diperlukan

Mini Arduino Pro
Sensor Magnetometer HMC5883L
Lampu LED - 8Nos
Perintang 470Ohm - 8Nos
Jack tong
Pengilang PCB yang boleh dipercayai seperti PCBgogo
Pengaturcara FTDI untuk mini
PC / Komputer riba

Apa itu Magnetometer dan Bagaimana Ia Berfungsi?

Sebelum kita menyelami litar, mari kita fahami sedikit tentang magnetometer dan bagaimana ia berfungsi. Seperti namanya istilah Magneto tidak merujuk kepada mutan gila dalam keajaiban yang dapat mengendalikan logam dengan hanya bermain piano di udara. Oh! Tapi saya suka lelaki itu dia memang keren.

Magnetometer sebenarnya adalah peralatan yang dapat merasakan kutub magnet bumi dan menunjuk arah sesuai dengan itu. Kita semua tahu bahawa Bumi adalah sekeping magnet sfera besar dengan Kutub Utara dan Kutub Selatan. Dan ada medan magnet kerana itu. Magnetometer mengesan medan magnet ini dan berdasarkan arah medan magnet ia dapat mengesan arah yang sedang kita hadapi.

Bagaimana Modul Sensor HMC5883L Berfungsi

The HMC5883L menjadi sensor magnetometer melakukan perkara yang sama. Ia mempunyai IC HMC5883L dari Honeywell. IC ini mempunyai 3 bahan tahan magneto di dalamnya yang disusun pada paksi x, y dan z. Jumlah arus yang mengalir melalui bahan-bahan ini sensitif terhadap medan magnet bumi. Oleh itu, dengan mengukur perubahan arus yang mengalir melalui bahan-bahan ini, kita dapat mengesan perubahan medan magnet Bumi. Setelah perubahan medan magnet diserap, nilainya kemudian dapat dikirim ke pengawal tertanam seperti mikrokontroler atau pemproses melalui protokol I2C.

Oleh kerana sensor berfungsi dengan merasakan medan magnet, nilai output akan sangat terpengaruh jika logam diletakkan berdekatan. Tingkah laku ini dapat dimanfaatkan untuk menggunakan sensor ini sebagai pengesan logam juga. Berhati-hatilah untuk tidak membawa magnet ke dekat sensor ini kerana medan magnet yang kuat dari magnet boleh mencetuskan nilai palsu pada sensor.

Perbezaan antara HMC5883L dan QMC5883L

Terdapat banyak kekeliruan yang berputar di sekitar sensor ini bagi banyak pemula. Ini kerana sebilangan vendor (sebenarnya kebanyakan) menjual sensor QMC5883L dan bukannya HMC5883L yang asli dari Honeywell. Ini kerana QMC5883L jauh lebih murah daripada modul HMC5883L. Bahagian yang menyedihkan adalah bahawa kerja kedua sensor ini sedikit berbeza dan kod yang sama tidak dapat digunakan untuk kedua-duanya. Ini kerana alamat I2C kedua-dua sensor tidak sama. Kod yang diberikan dalam tutorial ini hanya akan berfungsi untuk modul sensor QMC5883L yang biasanya ada.

Untuk mengetahui model sensor yang anda miliki, anda hanya perlu melihat IC sendiri dengan teliti untuk membaca apa yang tertulis di atasnya. Sekiranya ditulis seperti L883 maka ia adalah HMC58836L dan jika ditulis seperti DA5883 maka itu adalah IC QMC5883L. Kedua-dua modul ditunjukkan dalam gambar di bawah untuk mudah memahami.

Rajah Litar

Litar untuk Kompas Digital berasaskan Arduino ini cukup mudah, kita hanya perlu menyambungkan sensor HMC5883L dengan Arduino dan menyambungkan 8 LED ke pin GPIO mini Arduino Pro. Gambarajah litar lengkap ditunjukkan di bawah

The modul Sensor mempunyai 5 pin keluar yang DRDY (Data Sedia) tidak digunakan dalam projek kami sejak kami beroperasi sensor dalam mod berterusan. Vcc dan pin ground digunakan untuk memberi kuasa pada Modul dengan 5V dari papan Arduino. SCL dan SDA adalah saluran bas komunikasi I2C yang masing-masing dihubungkan ke pin A4 dan A5 I2C Arduino Pro mini. Oleh kerana modul itu sendiri mempunyai resistor tarik tinggi pada garisan, tidak perlu menambahkannya secara luaran.

Untuk menunjukkan arah, kami telah menggunakan 8 LED yang semuanya disambungkan ke pin GPIO Arduino melalui perintang penghad semasa 470 Ohms. Litar Lengkap dikuasakan oleh bateri 9V melalui tong Jack. 9V ini disediakan terus ke pin Vin Arduino di mana ia diatur ke 5V menggunakan pengatur on-board di Arduino. 5V ini kemudian digunakan untuk menghidupkan sensor dan Arduino juga.

Membuat PCB untuk Kompas Digital

Idea litar adalah meletakkan 8 LED secara bulat sehingga masing-masing Led menunjuk semua 8 arah iaitu Utara, Utara-Timur, Timur, Tenggara, Selatan, Selatan-Barat, Barat dan Utara Barat masing-masing. Oleh itu, tidak mudah untuk menyusunnya dengan kemas di papan roti atau bahkan di papan perf untuk perkara itu. Membangunkan PCB untuk litar ini akan menjadikannya lebih kemas dan senang digunakan. Oleh itu, saya membuka perisian merancang PCB saya dan meletakkan LED dan perintang dalam corak bulat yang kemas dan menyambungkan trek untuk membentuk sambungan. Reka bentuk saya kelihatan seperti ini di bawah ini apabila selesai. Anda juga boleh memuat turun fail Gerber dari pautan yang diberikan di bawah.

Muat turun fail Gerber untuk PCB Kompas Digital

Saya telah merancangnya untuk menjadi papan sisi dua kerana saya mahu Arduino berada di bahagian bawah PCB saya agar tidak merosakkan penampilan di atas PCB saya. Sekiranya anda bimbang bahawa anda perlu membayar tinggi untuk PCB sisi dua maka tunggu saya mendapat kedatangan baru yang baik.

Sekarang, bahawa Reka Bentuk kami sudah siap, sudah tiba masanya mereka membuatnya. Untuk menyelesaikan PCB agak mudah, ikuti langkah-langkah di bawah

Langkah 1: Masuk ke www.pcbgogo.com, daftar jika ini pertama kali anda. Kemudian, pada tab Prototaip PCB masukkan dimensi PCB anda, jumlah lapisan dan jumlah PCB yang anda perlukan. PCB saya berukuran 80cm × 80cm jadi tabnya seperti di bawah ini

Langkah 2: Teruskan dengan mengklik pada butang Quote Now . Anda akan dibawa ke halaman di mana untuk menetapkan beberapa parameter tambahan jika diperlukan seperti bahan jarak trek yang digunakan dll. Tetapi kebanyakan nilai lalai akan berfungsi dengan baik. Satu-satunya perkara yang harus kita pertimbangkan di sini adalah harga dan masa. Seperti yang anda lihat Masa Membangun hanya 2-3 hari dan harganya hanya $ 5 untuk PSB kami. Anda kemudian boleh memilih kaedah penghantaran pilihan berdasarkan keperluan anda.

Langkah 3: Langkah terakhir adalah memuat naik fail Gerber dan meneruskan pembayaran. Untuk memastikan prosesnya lancar PCBGOGO mengesahkan apakah fail Gerber anda sah sebelum meneruskan pembayaran. Dengan cara ini anda dapat memastikan bahawa PCB anda mesra fabrikasi dan akan menghubungi anda sebagai komited.

Pemasangan PCB

Setelah papan pesanan dipesan, saya sampai beberapa hari walaupun kurier dalam kotak kemas yang berlabel kemas dan seperti biasa, kualiti PCB sangat mengagumkan. Saya kongsikan beberapa gambar papan di bawah untuk anda menilai.

Saya menghidupkan batang pemateri saya dan mula memasang Papan. Oleh kerana Jejak Kaki, pad, vias dan layar sutera sesuai dengan bentuk dan ukuran yang betul, saya tidak mempunyai masalah untuk memasang papan. Papan siap dalam masa hanya 10 minit dari saat membongkar kotak.

Beberapa gambar papan selepas pematerian ditunjukkan di bawah.

Memprogram Arduino

Setelah perkakasan kami siap, mari kita lihat program yang harus dimuat naik ke papan Arduino kami. Tujuan kod ini adalah untuk membaca data dari sensor magnetometer QMC5883L dan mengubahnya menjadi darjah (0 hingga 360). Setelah mengetahui tahapnya, kita harus menyalakan LED yang menunjukkan arah tertentu. Arah yang saya gunakan dalam program ini adalah ke utara. Jadi tanpa mengira di mana anda berada, hanya akan ada satu LED yang menyala di papan anda dan arah LED akan menunjukkan arah UTARA. Sekali kemudian dapat mengira arah yang lain adalah satu arah diketahui.

Kod lengkap untuk Projek Kompas Digital ini terdapat di hujung halaman ini. Anda boleh memuat naiknya secara langsung di papan anda setelah memasukkan perpustakaan dan anda sudah bersedia untuk pergi. Tetapi, jika anda ingin tahu