Helppo kovan ja pehmeän raudan magnetometrin kalibrointi: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Jos harrastuksesi on RC, droonit, robotiikka, elektroniikka, lisättävä todellisuus tai vastaava, ennemmin tai myöhemmin kohtaat magnetometrin kalibrointitehtävän. Mikä tahansa magnetometrimoduuli on kalibroitava, koska magneettikentän mittaus altistuu vääristymille. Näitä vääristymiä on kahdenlaisia: kovan raudan ja pehmeän raudan vääristymät. Teoria näistä vääristymistä löytyy täältä. Tarkkojen mittausten saamiseksi sinun on kalibroitava magnetometri kovien ja pehmeiden raudan vääristymien varalta. Tässä ohjeessa kuvataan helppo tapa tehdä se.

Vaihe 1: Tarvitsemasi tavarat

Laitteisto:

• HMC5883L magnetometrimoduuli
• Arduino Mega 2560 -levy

*Mutta voit helposti ottaa tämän ohjeen käyttöön toisessa magnetometrimoduulissa tai arduino -kortissa.

Ohjelmisto:

• MagMaster
• MagViewer

Laiteohjelmisto:

Arduino -luonnos

*Tämä luonnos on kirjoitettu HMC5883L -moduulille, mutta voit helposti ottaa sen käyttöön moduulillesi.

Muut:

• Paperilaatikko
• Leipälauta
• Johdot

Vaihe 2: Kalibrointilaatikon valmistaminen

Kalibrointiprosessia varten sinun on tehtävä erityinen kalibrointilaatikko (kuva 2.1). Tätä varten käytin paperilaatikkoa, mutta voit käyttää muovista, puupalkista tai jotain muuta. Sinun tulee liittää magnetometrimoduuli laatikkoon (esimerkiksi liimalla) kuvan 2.1 mukaisesti. Laatikon etupuolelle tulee piirtää koordinaattijärjestelmä magnetometrimoduulin koordinaattijärjestelmän mukaan.

Vaihe 3: Sähköliitäntä

Kytke magnetometrimoduuli ja arduino -kortti kuvan 3.1 mukaisesti. Huomaa, että magnetometrimoduulin syöttöjännite voi olla 3, 3 V (kuten minun tapauksessani HMC5883L GY-273 -versiossa).

Vaihe 4: Ohjelmiston ja laiteohjelmiston asentaminen

Lataa ohjelmisto ja laiteohjelmisto täältä. Tämä arkisto sisältää tiedostot:

• MagMaster.exe - magnetometrin kalibrointiohjelma
• MagViewer.exe - magnetometrin mittausten visualisointiohjelma
• Arduino_Code - arduino -luonnos kalibrointiprosessia varten
• Arduino_Test_Results - arduino -luonnos kalibrointitulosten testaamiseksi
• Arduino_Radius_Stabilisation - arduino -luonnos kalibrointitulosten testaamiseen pallon säteen stabilointialgoritmilla
• MagMaster Files ja MagViewer Files - MagMaster.exe- ja MagViewer.exe -järjestelmätiedostot

Kopioi kaikki nämä tiedostot mihin tahansa kansioon. Lataa "Arduino_Code" -luonnos arduino -taululle. Tämä arduino -luonnos vaatii HMC5883L -kirjaston, kopioi kansio "HMC5883L" (sijoitettu "Arduino_Code" -kansioon) kansioon "C: / Program Files / Arduino / libraries" ennen luonnoksen lataamista.

Vaihe 5: Kalibrointi

Johdanto

Magnetometrin kalibrointi on prosessi, jolla saadaan muunnosmatriisi ja harha.

Jotta saat magneettikentän kalibroidut mittaukset, sinun tulee käyttää näitä muunnosmatriiseja ja harhaa ohjelmassasi. Sinun tulisi algoritmissasi soveltaa painotusta kalibroimattomien magnetometritietojen vektoriin (X, Y, Z -koordinaatit) ja kertoa muunnosmatriisi tällä tuloksella saadulla vektorilla (kuva 5.4). Näiden laskelmien C -algoritmi löytyy "Arduino_Test_Results" - ja "Arduino_Radius_Stabilization" -luonnoksista.

Kalibrointiprosessi

Suorita MagMaster.exe ja valitse arduino -kortin sarjaportti. Ohjelmaikkunan vihreät merkkijonot osoittavat magnetometrivektorin koordinaatit (kuva 5.1).

Aseta magnetometrimoduuli (kalibrointilaatikko ja siihen kiinnitetty magnetometrimoduuli) kuvan 5.2.1 mukaisesti ja napsauta "Axis X+" -ryhmälaatikon "Point 0" -painiketta. Huomaa, että kalibrointilaatikko ei ole paikallaan suhteessa kiinteään vaakatasoon. Aseta sitten magnetometri kuvan 5.2.2 mukaisesti ja napsauta "Axis X+" -ryhmälaatikon "Point 180" -painiketta ja niin edelleen. Toimi seuraavasti (katso myös kuva 5.3):

• Kuva 5.2.1: "Piste 0", "Akseli X+"
• Kuva 5.2.2: "Piste 180", "Akseli X+"
• Kuva 5.2.3: "Piste 0", "Akseli X-"
• Kuva 5.2.4: "Piste 180", "Akseli X-"
• Kuva 5.2.5: "Piste 0", "Akseli Y+"
• Kuva 5.2.6: "Piste 180", "Akseli Y+"
• Kuva 5.2.7: "Piste 0", "Akseli Y-"
• Kuva 5.2.8: "Piste 180", "Akseli Y-"
• Kuva 5.2.9: "Piste 0", "Akseli Z+"
• Kuva 5.2.10: "Piste 180", "Akseli Z+"
• Kuva 5.2.11: "Piste 0", "Akseli Z-"
• Kuva 5.2.12: "Piste 180", "Akseli Z-"

Sinun pitäisi täyttää taulukko. Napsauta sen jälkeen "Laske muunnosmatriisi ja bias" ja hanki muunnosmatriisi ja harha (kuva 5.3).

Muunnosmatriisi ja harha saadaan! Kalibrointi on valmis!

Vaihe 6: Testaus ja visualisointi

Kalibroimattomien mittausten visualisointi

Lataa "Arduino_Code" -luonnos arduino -taululle. Suorita MagViewer.exe, valitse arduino -kortin sarjaportti (seraial -portin boud -nopeuden tulisi olla 9600 bps) ja napsauta "Suorita MagViewer". Nyt näet magnetometrin datavektorin koordinaatit 3D-tilassa reaaliajassa (kuva 6.1, video 6.1, 6.2). Nämä mittaukset ovat kalibroimattomia.

Kalibroitujen mittausten visualisointi

Muokkaa "Arduino_Radius_Stabilization" -luonnosta, korvaa oletusmuunnosmatriisi- ja bias -tiedot kalibrointitiedoillasi (muunnosmatriisi ja bias). Lataa "Arduino_Radius_Stabilization" -luonnos arduino -taululle. Suorita MagViewer.exe, valitse sarjaportti (boud rate on 9600 bps) ja napsauta "Run MagViewer". Nyt näet kalibroidut mittaukset 3D-tilassa reaaliajassa (kuva 6.2, video 6.3, 6.4).

Käyttämällä näitä luonnoksia voit helposti kirjoittaa algoritmin magnetometriprojektillesi kalibroiduilla mittauksilla!