כיול מגנטומטר מברזל קל וקשיח: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

אם התחביב שלך הוא RC, רחפנים, רובוטיקה, אלקטרוניקה, מציאות מוגברת או דומה, אז במוקדם או במאוחר תפגשו במשימה של כיול מגנטומטר. כל מודול מגנטומטר חייב להיות מכויל, מכיוון שמדידת השדה המגנטי נתונה לעיוותים מסוימים. ישנם שני סוגים של עיוותים אלה: עיוותי הברזל הקשה ועיוותי הברזל הרך. את התיאוריה לגבי עיוותים אלו תוכלו למצוא כאן. כדי לקבל את המדידות המדויקות עליך לכייל מגנטומטר לעיוותי ברזל קשים ורכים. מדריך זה מתאר את הדרך הקלה כיצד לעשות זאת.

שלב 1: דברים שאתה צריך

חוּמרָה:

• מודול מגנטומטר HMC5883L
• לוח Arduino Mega 2560

*אבל אתה יכול לאמץ את זה בקלות להוראה לעוד מודול מגנטומטר או לוח ארדואינו.

תוֹכנָה:

• MagMaster
• MagViewer

קושחה:

סקיצה של ארדואינו

*סקיצה זו כתובה עבור מודול HMC5883L, אך תוכל לאמץ אותה בקלות עבור המודול שלך.

אחרים:

• קופסת נייר
• לוח לחם
• חוטים

שלב 2: הכנת תיבת הכיול

לתהליך הכיול עליך להכין את תיבת הכיול המיוחדת (תמונה 2.1). לשם כך השתמשתי בקופסת נייר, אך ניתן להשתמש בקופסת פלסטיק, מוט עץ או גם משהו אחר. עליך להצטרף למודול המגנטומטר עם הקופסה (למשל עם דבק) כפי שמוצג בתמונה 2.1. על פני התיבה עליך לצייר את מערכת הקואורדינטות בהתאם למערכת הקואורדינטות של מודול המגנומטר.

שלב 3: חיבור חשמלי

חבר את מודול המגנטומטר ולוח הארדואינו כפי שמוצג בתמונה 3.1. שים לב כי מתח האספקה של מודול המגנטומטר יכול להיות 3, 3 V (כמו במקרה שלי עם גרסת HMC5883L GY-273).

שלב 4: התקנת התוכנה והקושחה

הורד את התוכנה ואת הקושחה כאן. ארכיון זה מכיל קבצים:

• MagMaster.exe - תוכנית כיול המגנומטרים
• MagViewer.exe - תוכנית ההדמיה של מדידות המגנומטרים
• Arduino_Code - סקיצת הארדואינו לתהליך הכיול
• Arduino_Test_Results - סקיצת הארדואינו לבדיקת תוצאות כיול
• ייצוב Arduino_Radius_ - מערכון הארדואינו לבדיקת תוצאות כיול עם אלגוריתם ייצוב רדיוס כדורית
• קבצי MagMaster ו- MagViewer - קבצי המערכת עבור MagMaster.exe ו- MagViewer.exe

העתק את כל הקבצים האלה לכל תיקיה. העלה את הסקיצה "Arduino_Code" ללוח הארדואינו. שרטוט arduino זה דורש את ספריית HMC5883L, העתק את התיקייה "HMC5883L" (ממוקם בתיקייה "Arduino_Code") לתיקייה "C: / Program Files / Arduino / libraries" לפני העלאת סקיצה.

שלב 5: כיול

מבוא

כיול של מגנטומטר הוא תהליך קבלת מטריצת הטרנספורמציה והטיה.

כדי לקבל את המדידות המכוילות של השדה המגנטי, עליך להשתמש במטריצת הטרנספורמציה ובהטיות אלה בתוכנית שלך. באלגוריתם שלך עליך להחיל את ההטיה על הווקטור של נתוני מגנטומטר לא מכוילים (קואורדינטות X, Y, Z) ולאחר מכן להכפיל את מטריצת הטרנספורמציה על ידי וקטור זה שנוצר (תמונה 5.4). האלגוריתם C של חישובים אלה תוכל למצוא בסקיצות "Arduino_Test_Results" ו- "Arduino_Radius_Stabilization".

תהליך כיול

הפעל את MagMaster.exe ובחר את היציאה הטורית של לוח הארדואינו. המיתרים הירוקים בחלון התוכנית מציינים את הקואורדינטות של וקטור המגנומטר (תמונה 5.1).

מקם את מודול המגנטומטר (תיבת כיול עם מודול מגנטומטר מצורף) כפי שמוצג בתמונה 5.2.1 ולחץ על כפתור "נקודה 0" של תיבת הקבוצה "ציר X+". שים לב כי תיבת הכיול אינה נייחת יחסית למישור אופקי קבוע. לאחר מכן הנח את המגנומטר כפי שמוצג בתמונה 5.2.2 ולחץ על כפתור "נקודה 180" של תיבת הקבוצה "Axis X+" וכן הלאה. עליך לעשות זאת באופן הבא (ראה גם תמונה 5.3):

• תמונה 5.2.1: "נקודה 0", "ציר X+"
• תמונה 5.2.2: "נקודה 180", "ציר X+"
• תמונה 5.2.3: "נקודה 0", "ציר X-"
• תמונה 5.2.4: "נקודה 180", "ציר X-"
• תמונה 5.2.5: "נקודה 0", "ציר Y+"
• תמונה 5.2.6: "נקודה 180", "ציר Y+"
• תמונה 5.2.7: "נקודה 0", "ציר Y-"
• תמונה 5.2.8: "נקודה 180", "ציר Y-"
• תמונה 5.2.9: "נקודה 0", "ציר Z+"
• תמונה 5.2.10: "נקודה 180", "ציר Z+"
• תמונה 5.2.11: "נקודה 0", "ציר Z-"
• תמונה 5.2.12: "נקודה 180", "ציר Z-"

כדאי למלא את הטבלה. לאחר מכן לחץ על "חשב מטריצת טרנספורמציה והטיה" וקבל את מטריצת הטרנספורמציה והטיה (תמונה 5.3).

מטריצת הטרנספורמציה והטיה יש! הכיול הושלם!

שלב 6: בדיקה והדמיה

ויזואליזציה של המדידות הלא מכוילות

העלה את הסקיצה "Arduino_Code" ללוח הארדואינו. הפעל את MagViewer.exe, בחר את היציאה הטורית של לוח הארדואינו (קצב הבוד של יציאת הסראלי צריך להיות 9600 bps) ולחץ על "הפעל MagViewer". עכשיו אתה יכול לראות את הקואורדינטות של וקטור הנתונים של מגנטומטר בחלל תלת-ממדי בזמן אמת (תמונה 6.1, וידאו 6.1, 6.2). מדידות אלה אינן מכוילות.

ויזואליזציה של המדידות המכוילות

ערוך את הסקיצה "Arduino_Radius_Stabilization", החלף את מטריצת הטרנספורמציה והטיית ברירת המחדל בנתונים שהושגו במהלך נתוני הכיול (מטריצת הטרנספורמציה והטיה שלך). העלה סקיצה "Arduino_Radius_Stabilization" ללוח הארדואינו. הפעל את MagViewer.exe, בחר ביציאה טורית (קצב ה- boud הוא 9600 bps), לחץ על "הפעל MagViewer". כעת תוכלו לראות את המדידות המכוילות בחלל תלת-ממדי בזמן אמת (תמונה 6.2, וידאו 6.3, 6.4).

באמצעות סקיצות אלה תוכל לכתוב בקלות את האלגוריתם לפרויקט המגנטומטר שלך עם מדידות מכוילות!