【Arduino】　６軸モーションセンサ (MPU-6050)

LESSON　032

６軸モーションセンサーで傾きを調べる

○　６軸モーションセンサーは三軸ジャイロセンサー+三軸加速度計で6軸になります。

- - - 移動方向、向き、回転、温度を検出することができるセンサ
    - 名称：MPU-6050モジュール
      チップ：MPU-6050
      電源：3-5v（内部低ドロップアウト・レギュレータ）
      通信：IIC通信プロトコル標準
      チップ内部：16ビットのADコンバータ、16ビットのデータ出力
      ジャイロ範囲：±250～5001000～2000°/秒
      アクセラレーション範囲：±2±4±8±16g
      　
    - MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を応用した半導体微細加工技術を用いたセンサです。
    - 三軸加速度とはX・Y・Z(三軸)方向に対して移動(傾き)を回転を加速度と言います。
      　　
    - 三軸ジャイロとはX・Y・Z(三軸)方向に対してコリオリの力（向心力）または、自転する物体に働く慣性力（ジャイロ効果）が回転する力になります。

○　６軸モーションセンサーの原理

　可動電極に加速度方向に変位が生じた場合、可動電極と固定電極との間の距離が変わります。その変化が静電容量の変化になりよって加速度の大きさを検出できます。

- - - 加速度の変化の仕組みは稼働電極が移動する事により、

- 構成部品
- 配線図
- スケッチ
- 結果
- まとめ

構成部品

Arduino
USBケーブル
ブレッドボード
MPU-6050モジュール
ジャンパー線

配線図　　

　　
　　SCL ⇒　MPU-6050　ー　SCL
　　SDA ⇒　MPU-6050　ー　SDA
　　5V　　　　⇒　MPU-6050　ー　VCC
　　GND 　　⇒ 　MPU-6050　ー　GND
　　　　※　A4・A5のIPはSDL・SDLとしても使えます。
　　　　　　SCL　＝　A5
　　　　　　SDL　＝　A4　　　　　　　

スケッチ《 test027》

#include <Wire.h>
#define MPU6050_ADDR 0x68
int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz, Temp;
float x, y, z, ggx, ggy, ggz, HTemp;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(MPU6050_ADDR);
  Wire.write(0x6b);
  Wire.write(0x00);
  Wire.endTransmission();
}
void loop() {
  Wire.beginTransmission(MPU6050_ADDR);
  Wire.write(0x3B);
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU6050_ADDR, 14, true);  
  ax = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  ay = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  az = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Temp  = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  gx = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  gy = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 
  gz = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  x = ax / 16384.0;
  y = ay / 16384.0;
  z = az / 16384.0;
  ggx = gx / 131.0;
  ggy = gy / 131.0;
  ggz = gz / 131.0;
  HTemp=Temp/340.00+36.53;
  Serial.print(x); Serial.print(" g,  ");
  Serial.print(y); Serial.print(" g,  ");
  Serial.print(z); Serial.print(" g,  ");
  Serial.print(ggx); Serial.print(" deg/s,  ");
  Serial.print(ggy); Serial.print(" deg/s,  ");
  Serial.print(ggz); Serial.print(" deg/s,  ");
  Serial.print(HTemp); Serial.println(" ℃ ");
  delay(20);
}

リンク

解説

#include <Wire.h>

　I2C/TWI デバイスとの通信を可能にするライブラリです。

#define 変数 0x68
　I2Cを用いる時、接続された機器にSlaveAddress (スレーブアドレス)を指定します。
　　

int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz, Temp;
　16bitの符号付き整数を格納するための宣言です。

id setup()

Wire.beginTransmission(address);
指定したアドレスのI2Cスレーブに対して送信処理を初め、この関数の実行後、write()でデータをキューへ送り、endTransmission()で送信を実行します。

Wire.begin();
　Wireライブラリを初期化し、I2Cバスにマスタかスレーブとして接続します。

Wire.beginTransmission(address);
指定したアドレスのI2Cスレーブに対して送信処理を初め、この関数の実行後、write()でデータをキューへ送り、endTransmission()で送信を実行します。

Wire.write(address);
　スレーブデバイスがマスタからのリクエストに応じてデータを送信するときと、マスタがスレーブに送信するデータをキューに入れるときに使用します。beginTransmission()とendTransmission()の間で実行します。
0x6b 動作状変数を指定
0x00 0x00を指定(ON)
0x3b 取得値の先頭を指定
void　loop()
Wire.requestFrom(address, 14, true);
　MPU-6050に対して14byte分データを要求、I2Cバス開放
　　
ax = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　x軸の加速度の読み取り 16bit
ay = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　y軸の加速度の読み取り 16bit
az = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　z軸の加速度の読み取り 16bit
Temp = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　温度の読み取り 16bit
gx = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　x軸の角速度の読み取り 16bit
gy = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　y軸の角速度の読み取り 16bit
gz = Wire.read() << 8 | Wire.read(); 　　　z軸の角速度の読み取り 16bit
　シフト演算と論理和で16bitのデータを変数に格納
　ax～gzまで、16bit(2byte) × 7 = 14byte
　　　

ax/16384.0 　　　　　x軸の加速度(G)
ay/16384.0 　　　　　y軸の加速度(G)
az/16384.0 　　　　　z軸の加速度(G)
gx/131.0　　　　　　x軸の角速度(deg/s)
gy/131.0 　　　　　　y軸の角速度(deg/s)
gz/131.0　　　　　　z軸の角速度(deg/s)
温度/340.00+36.53　温度換算
　換算　 0, ±2g, 16384LSB/g
0, ±250deg/s, 131LSB/deg

結果　

まとめ

○　MPU-6050モジュールは三軸加速度計+三軸ジャイロセンサー+温度を測定出来ます。

○　今回は換算値で表示しましたが、換算値より生データの方がいいかもしれません。

○　Arduino を　学ぶ上で書籍やWebpageを参考に作っていますが、私なりに噛み砕いて書いているつもりですが、判らない点がありましたら連絡下さい。

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