Calibrare ușoară a magnetometrului din fier dur și moale: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Dacă hobby-ul tău este RC, drone, robotică, electronică, realitate augmentată sau altele similare, mai devreme sau mai târziu te vei întâlni cu sarcina de calibrare a magnetometrului. Orice modul magnetometru trebuie calibrat, deoarece măsurarea câmpului magnetic supus unor distorsiuni. Există două tipuri de distorsiuni: distorsiunile fierului dur și distorsiunile fierului moale. Teoria despre aceste distorsiuni o puteți găsi aici. Pentru a obține măsurători precise, ar trebui să calibrați magnetometrul pentru distorsiunile fierului dur și moale. Acest instructiv descrie modul ușor de realizat.

Pasul 1: Lucruri de care aveți nevoie

Hardware:

• Modul magnetometru HMC5883L
• Placă Arduino Mega 2560

* Dar puteți adopta cu ușurință acest instructable pentru un alt modul magnetometru sau o placă arduino.

Software:

• MagMaster
• MagViewer

Firmware:

Schiță Arduino

* Această schiță este scrisă pentru modulul HMC5883L, dar îl puteți adopta cu ușurință pentru modulul dvs.

Alții:

• Cutie de hartie
• Pană de pâine
• Fire

Pasul 2: Realizarea cutiei de calibrare

Pentru procesul de calibrare ar trebui să creați caseta specială de calibrare (imaginea 2.1). Pentru a face acest lucru am folosit o cutie de hârtie, dar puteți folosi una de plastic, o bară de lemn sau altceva. Ar trebui să alăturați modulul magnetometru cu cutia (de exemplu, cu adeziv) așa cum se arată în imaginea 2.1. Pe fețele cutiei ar trebui să desenați sistemul de coordonate în conformitate cu sistemul de coordonate al modulului magnetometru.

Pasul 3: Conexiune electrică

Conectați modulul magnetometrului și placa arduino așa cum se arată în imaginea 3.1. Rețineți că tensiunea de alimentare a modulului magnetometrului poate fi de 3, 3 V (ca în cazul meu cu versiunea HMC5883L GY-273).

Pasul 4: Instalarea software-ului și firmware-ului

Descărcați software-ul și firmware-ul aici. Această arhivă conține fișiere:

• MagMaster.exe - programul de calibrare a magnetometrului
• MagViewer.exe - programul de vizualizare a măsurătorilor magnetometrului
• Arduino_Code - schița arduino pentru procesul de calibrare
• Arduino_Test_Results - schița arduino pentru testarea rezultatelor calibrării
• Arduino_Radius_Stabilisation - schița arduino pentru testarea rezultatelor calibrării cu algoritmul de stabilizare a razei sferei
• Fișiere MagMaster și fișiere MagViewer - fișierele de sistem pentru MagMaster.exe și MagViewer.exe

Copiați toate aceste fișiere în orice folder. Încărcați schița „Arduino_Code” pe placa arduino. Această schiță arduino necesită biblioteca HMC5883L, copiați folderul „HMC5883L” (plasat în folderul „Arduino_Code”) în folderul „C: / Program Files / Arduino / libraries” înainte de încărcarea schițelor.

Pasul 5: Calibrare

Introducere

Calibrarea magnetometrului este procesul de obținere a matricei de transformare și a polarizării.

Pentru a obține măsurătorile calibrate ale câmpului magnetic, ar trebui să utilizați aceste matrice de transformare și polarizare în programul dvs. În algoritmul dvs. ar trebui să aplicați polarizarea vectorului datelor magnetometrelor necalibrate (coordonatele X, Y, Z) și apoi să multiplicați matricea de transformare cu acest vector rezultat (imaginea 5.4). Algoritmul C al acestor calcule îl puteți găsi în schițele „Arduino_Test_Results” și „Arduino_Radius_Stabilization”.

Procesul de calibrare

Rulați MagMaster.exe și selectați portul serial al plăcii arduino. Șirurile verzi din fereastra programului indică coordonatele vectorului magnetometrului (imaginea 5.1).

Așezați modulul magnetometrului (caseta de calibrare cu modulul magnetometrului atașat) așa cum se arată în imaginea 5.2.1 și faceți clic pe butonul „Punct 0” din caseta de grup „Axis X +”. Rețineți că cutia de calibrare nu este staționară relativ la planul orizontal fix. Apoi așezați magnetometrul așa cum se arată în imaginea 5.2.2 și faceți clic pe butonul „Punct 180” din caseta de grup „Axis X +” și așa mai departe. Ar trebui să procedați în felul următor (a se vedea și imaginea 5.3):

• Imaginea 5.2.1: „Punctul 0”, „Axa X +”
• Imaginea 5.2.2: „Punctul 180”, „Axa X +”
• Imaginea 5.2.3: „Punctul 0”, „Axa X-”
• Imaginea 5.2.4: „Punctul 180”, „Axa X-”
• Imaginea 5.2.5: „Punctul 0”, „Axa Y +”
• Imaginea 5.2.6: "Punctul 180", "Axa Y +"
• Imaginea 5.2.7: „Punctul 0”, „Axa Y-”
• Imaginea 5.2.8: „Punctul 180”, „Axa Y-”
• Imaginea 5.2.9: „Punctul 0”, „Axa Z +”
• Imaginea 5.2.10: „Punctul 180”, „Axa Z +”
• Imaginea 5.2.11: "Punctul 0", "Axa Z-"
• Imaginea 5.2.12: "Punctul 180", "Axa Z-"

Ar trebui să umpleți masa. După aceea, faceți clic pe „Calculați matricea și polarizarea transformării” și obțineți matricea și polarizarea transformării (imaginea 5.3).

Matricea de transformare și părtinirea sunt obținute! Calibrarea este completă!

Pasul 6: Testare și vizualizare

Vizualizarea măsurătorilor necalibrate

Încărcați schița „Arduino_Code” pe placa arduino. Rulați MagViewer.exe, selectați portul serial al plăcii arduino (rata boud a portului serial ar trebui să fie de 9600 bps) și faceți clic pe „Rulați MagViewer”. Acum puteți vedea coordonatele vectorului de date ale magnetometrului în spațiul 3D pe timp real (imaginea 6.1, video 6.1, 6.2). Aceste măsurători nu sunt calibrate.

Vizualizarea măsurătorilor calibrate

Editați schița „Arduino_Radius_Stabilization”, înlocuiți matricea de transformare implicită și datele de polarizare cu datele obținute în timpul calibrării (matricea și polarizarea de transformare). Încărcați schița „Arduino_Radius_Stabilization” pe placa arduino. Rulați MagViewer.exe, selectați portul serial (rata boud este de 9600 bps), faceți clic pe „Rulați MagViewer”. Acum puteți vedea măsurătorile calibrate în spațiu 3D pe timp real (imaginea 6.2, video 6.3, 6.4).

Utilizând aceste schițe puteți scrie cu ușurință algoritmul pentru proiectul dvs. de magnetometru cu măsurători calibrate!