ラズパイ日記...27日目...加速度センサー比較
先日新しく購入した加速度センサーと以前購入したもの2つについて生データ出力を比較しました。
ESP32でもいいのですが、とりあえずPi zeroに繋いであるのでそのまま活用しました。
確認はpythonで2つのセンサーを読み出して、加速度3軸から角度を求める計算式で同じように計算した結果を比較してます。
リアルタイムなグラフ表示を目指してmatplotlib格闘中ですが、いまだ表示出来てません。
古風なやり方ですが、標準出力をファイルに書き出してgnuplotでグラフ化。画面キャプチャしてます。
Pi zeroとの接続は、各センサーこのようにI2C経由でバス接続で。電源はPi zeroの3.3Vで問題ありません。各センサーのSDA,SCL配線を間違わないように。
センサー部分を拡大するとこちら。
向かって左側が新しく購入したmpu6050。電源オンでLEDが点灯するので繋がってる感は目視できます。右側がbosch製のbmx055。こちらは電源オンしてもだんまりです。
まずは、センサーを動かさない状態で観測します。左のメモリは左右の傾き度数、横軸は時間です。
紫線がmpu6050、緑線がbmx055です。どちらも完全に水平に基板に刺さっているわけではないのとセンサー個体差で若干のオフセットが生じます。
どちらもプラスマイナス1度程度の振れです。ややbmx055の方が振れ幅大きい感じです。もっとbmx055の方が振れ幅が大きいイメージでしたが、比べるとほぼ同じでした。先入観はいけません。
基板を左右に45度動かすとこんな感じです。
０度からのオフセットは置いといて、ほぼ同じような動きです。角度としてはどちらも基板の動きにほぼ追従してます。
引き続き、フィルターに入れた場合の差、リアルタイムなグラフ化を目指したいと思います。
雑誌「トランジスタ技術」2019年7月号はカルマンフィルターの歴史が記事になってます。
カルマンフィルターはアポロ11号が月に行くための軌道計算のために開発されたそうです。その記事の続きで2輪倒立振子の製作が掲載されてます。
グッドなタイミングです。armが乗ったSTM32でC++言語で開発記事でした。タイヤ軸にロータリーエンコーダにかまして、移動距離をフィードバックするような感じです。第1弾GW宿題は倒立までたどり着かなかったので、夏休みの自由研究を目指して第2弾準備中です。
ESP32でもいいのですが、とりあえずPi zeroに繋いであるのでそのまま活用しました。
確認はpythonで2つのセンサーを読み出して、加速度3軸から角度を求める計算式で同じように計算した結果を比較してます。
リアルタイムなグラフ表示を目指してmatplotlib格闘中ですが、いまだ表示出来てません。
古風なやり方ですが、標準出力をファイルに書き出してgnuplotでグラフ化。画面キャプチャしてます。
Pi zeroとの接続は、各センサーこのようにI2C経由でバス接続で。電源はPi zeroの3.3Vで問題ありません。各センサーのSDA,SCL配線を間違わないように。
まずは、センサーを動かさない状態で観測します。左のメモリは左右の傾き度数、横軸は時間です。
どちらもプラスマイナス1度程度の振れです。ややbmx055の方が振れ幅大きい感じです。もっとbmx055の方が振れ幅が大きいイメージでしたが、比べるとほぼ同じでした。先入観はいけません。
基板を左右に45度動かすとこんな感じです。
引き続き、フィルターに入れた場合の差、リアルタイムなグラフ化を目指したいと思います。
雑誌「トランジスタ技術」2019年7月号はカルマンフィルターの歴史が記事になってます。
ラズパイ日記...20日目..DCモータコントロール
倒立振子実現のために、事前確認です。
DCモーターコントローラは、東芝製のTA7921Pを使用してます。
こちらに詳しく説明とサンプルがあります。
https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/mame/81.html
回転方向の制御に2線、回転速度の制御に1線を使用します。
ESP32側は、回転方向制御に1,0をそれぞれ出力してあげれば問題ありません。
回転制御は、アナログ出力はないのでPWM出力をアナログ出力とみなして制御します。
周波数は、500Hzから1kHzがいいようです。
デューティー比を0(0%)～1023(100%)まで変化させると擬似的にアナログ出力となります。
デューティー比は、0→1→10→100→500→1000と変化させた時のモータの動きです。
デューティ比0,1,10ではモーターは動きません。 PWM信号にLEDをつけてます。段々明るくなっている状況がわかると思います。
もう1個のモーターも配線を半田付けして、モーターコントローラと配線します。
反対側を見ながらコピーすればいいので簡単です。プログラムを反対側分も作成し、いざテスト。
うーん、新しく配線したモーターは、うんともすんとも動きません。反対側は問題なく回ってます。
再度、配線を見直しても間違ってません。
配線触ってると、モーター動き出しました。原因はここ。
モーターコントローラーのVCC線の剥き方が気持ち短くて、ブレッドボードと微妙に接触不良です。長めに剥いて配線しなおすと、左右同じように動くようになりました。
これで、左右のモータが動くようになりました。将来的な拡張を考えて左右個別にコントロール出来るようにしてあります。
あとは、これまでのセンサー読み出し、モーター駆動等の個別コードをまとめて、倒立できるようにプログラムの作成です。
基板に取り付けて、ようやく倒立実験です。GW中は楽しめそうです。
DCモーターコントローラは、東芝製のTA7921Pを使用してます。
こちらに詳しく説明とサンプルがあります。
https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/mame/81.html
回転方向の制御に2線、回転速度の制御に1線を使用します。
ESP32側は、回転方向制御に1,0をそれぞれ出力してあげれば問題ありません。
回転制御は、アナログ出力はないのでPWM出力をアナログ出力とみなして制御します。
周波数は、500Hzから1kHzがいいようです。
デューティー比を0(0%)～1023(100%)まで変化させると擬似的にアナログ出力となります。
デューティー比は、0→1→10→100→500→1000と変化させた時のモータの動きです。
デューティ比0,1,10ではモーターは動きません。 PWM信号にLEDをつけてます。段々明るくなっている状況がわかると思います。
もう1個のモーターも配線を半田付けして、モーターコントローラと配線します。
うーん、新しく配線したモーターは、うんともすんとも動きません。反対側は問題なく回ってます。
再度、配線を見直しても間違ってません。
配線触ってると、モーター動き出しました。原因はここ。
これで、左右のモータが動くようになりました。将来的な拡張を考えて左右個別にコントロール出来るようにしてあります。
あとは、これまでのセンサー読み出し、モーター駆動等の個別コードをまとめて、倒立できるようにプログラムの作成です。
基板に取り付けて、ようやく倒立実験です。GW中は楽しめそうです。
ラズパイ日記...19日目...9軸センサ(その3)
倒立振子のためにESP32をもう1個買いました。
あわせて片側6穴のブレッドボードも購入です。これで両側に配線が可能です。
左が新規購入した6穴、右がこれまで使ってた5穴です。5穴だとESP32の横幅が収まらずどちらかサイドのピンが使えなくなります。
あとは、ArduinoIDEの新しいのは、シリアルデータをグラフにしてくれる機能があるようで、1.6.4から1.8.9にアップデートしました。
シリアルプロット試してみました。シリアルモニターからコマンド打って、シリアルにCSVデータが出力する状態でシリアルモニターをクローズして、シリアルプロットを立ち上げます。シリアルモニタとシリアルプロットは同時オープンできません。データ毎に色を変えてグラフにしてくれました。
加速度のx,y,z、ジャイロのx,y,xの6軸の状況です。センサをｘ方向とかｙ方向とか動かすと、それなりに反映されている感じです。
新規購入したESP32にもmicropythonを入れて、センサーを移し変えて配線をし直します。pythonコードもそのままコピーしてやれやれと思ったら、 センサ情報が出力されず、謎のエラーがでます。いろいろと確認したらI2CのSDA、SCLが逆になってました。
確認したつもりが、見直すと誤配線。配線は、少し間を置いて気分をリフレッシュしながら何度も要確認です。
モーター回路にも接続してモーター回ることを確認します。こちらは問題ありませんでした。
ということで、9軸センサとDCモータードライバーの配線は新しいESP32へ引越し終わりました。
センサーは、1方向の加速度とジャイロしか使わないので、x軸のみ加速度とジャイロ出力をグラフに出力して見てみます。
傾きが青線、加速度が赤線です。傾きにあわせて青線が動きます。早く動かすと赤線が上昇し、ゆっくり動かすと加速度は動きません。赤線は、微妙にオフセットされているので、これも補正しないとですね。
あとは、動かさなくても値が微妙に変化するので、感度を調整するか、制御ソフトで取捨選択するか考えないといけません。
あとは、ArduinoIDEの新しいのは、シリアルデータをグラフにしてくれる機能があるようで、1.6.4から1.8.9にアップデートしました。
加速度のx,y,z、ジャイロのx,y,xの6軸の状況です。センサをｘ方向とかｙ方向とか動かすと、それなりに反映されている感じです。
新規購入したESP32にもmicropythonを入れて、センサーを移し変えて配線をし直します。pythonコードもそのままコピーしてやれやれと思ったら、 センサ情報が出力されず、謎のエラーがでます。いろいろと確認したらI2CのSDA、SCLが逆になってました。
確認したつもりが、見直すと誤配線。配線は、少し間を置いて気分をリフレッシュしながら何度も要確認です。
センサーは、1方向の加速度とジャイロしか使わないので、x軸のみ加速度とジャイロ出力をグラフに出力して見てみます。
あとは、動かさなくても値が微妙に変化するので、感度を調整するか、制御ソフトで取捨選択するか考えないといけません。
登録:
投稿 (Atom)
ラズパイ日記...esp32(arduino)+mpu6050
# esp32で6軸センサー読み出し esp32で6軸センサーを読み出し、値をグラフ表示して動作を確認します。 ## 準備 ハード的な接続は、センサーが3.3V駆動できるので、3.3VとGNDの2線で電源供給します。I2C用にSDAとSCLのデータ線が必要ですが、esp...
-
一通りの配線確認を行い、それなりにセンサーの値を読み取り、モーターも正転、逆転できるところまではきました。 本体を組み立てていきます。 まずは、ギヤボックス。ネジ位置が板とあわないので、カッターでちょっと切り欠きます。後ろにプラスチックの板でユニバーサルプレートをネジ... -
師匠に触発されて、9軸センサー購入しました。 動き系のセンサーは、どんなものか調べてみるのと、動力系と合わせて倒立振子をつくってみようと思ってます。 どんなものかは、Youtubeに沢山出てます。 センサー情報を元にモーターを制御するのはいろいろと難しい感じですが、結構... -
# ADS-B信号を受信する 師匠からのお誘いで、航空機が発射している電波を受信して、その位置を特定する実験をしているとのことでお手伝いです。 航空機の発射する電波を複数地点で観測する必要があるので、収集キットを作成し関係者に配布しているそうです。 細部は、「ADS-Bを受信...