Лабы / Лабораторная работа №6 / ДФВ_ЛР4 Лабораторная№6 калибровка МЭМС акселерометра

2. Описание экспериментальной установки

Модуль датчика

Основу модуля составляет интегральный датчик MPU6050, сочетающий в себе трехосевой акселерометр и трехосевой датчик угловой скорости.

Микросхема датчика MPU6050 входит в состав модуля GY-521, включающего в себя стабилизатор напряжения и датчик, размещенные на печатной плате.

Подключение модуля датчика осуществляется с помощью двух пар проводов

– питание и информационные линии.

Для позиционирования чувствительного элемента в требуемых ориентациях в конструкции модуля предусмотрено позиционирующее устройство – металлический корпус с взаимно перпендикулярными гранями.

На гранях корпуса обозначено направление осей чувствительности датчика.

Модуль микроконтроллера

Модуль осуществляет взаимодействие с модулем датчика по интерфейсу I2C, с персональным компьютером – по интерфейсу USB. Модуль построен на базе отладочной платы микроконтроллера STM32F103C8T8.

Для удобства использования модуль устанавливается на контактную макетную плату.

Персональный компьютер

Взаимодействие с модулем датчика (посредством модуля микроконтроллера) осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения (ПО) mems1.exe.

ПО позволяет осуществить подключение к виртуальному COM-порту для установки соединения с модулем микроконтроллера. После установки

соединения приложение позволяет производить операции чтения и записи во внутренние регистры микросхемы MPU6050.

Выполнение измерений должно осуществляться на ровной горизонтальной поверхности. Рекомендуется перед началом измерений проконтролировать ровность поверхности и наличие уклона с помощью строительного уровня.

3. Порядок выполнения лабораторной работы

3.1 Сборка рабочего места

1) Установите модуль микроконтроллера на контактной макетной плате. При установке рекомендуется сместить модуль МК так, чтобы со стороны платы,

на которую выведен порты B6, B7, осталось больше свободного места. 2) Подключите разъемы модуля датчика к макетной плате.

Разъем питания должен быть подключен к цепям 3.3 и G модуля МК,

разъем данных – к цепям B7 и B6. При подключении учитывайте маркировку проводов модуля датчика.

3)С помощью кабеля USB – microUSB подключите модуль МК к персональному компьютеру.

4)Проверьте, что в системе определился виртуальный COM порт. При необходимости установите драйвер.

5)Запустите приложение mems1.exe.

6)Выберите из списка виртуальный порт, нажмите кнопку «Подключить».

7)Осуществите чтение регистра WHO_AM_I микросхемы MPU6050:

1)в группе «Чтение» выберите соответствующий регистр в выпадающем

списке;

2)нажмите кнопку «Чтение».

При появлении в поле «Считанные данные» значения 0x68 рабочее

место готово к использованию.

3.2 Калибровка одноосевого акселерометра

Используя приложение mems1.exe, снимите значения N1-N4 согласно методике калибровки одноосевого датчика.

В таблицу необходимо занести содержимое регистров, содержащих старшую и младшую часть каждого значения.

После перевода из шестнадцатеричной системы счисления в десятичную данные по совокупности измерений в каждой ориентации необходимо усреднить и занести в строку Результат

Таблица 1 – Данные исследования одноосевого датчика

3.3 Калибровка трехосевого акселерометра

Аналогично методике 3.2 снимите совокупность значений в 6 ориентациях по трем осям и усредните данные по каждому значению.

Для упрощения обработки данных рекомендуется использовать MS

Excel.

Внесите в таблицу результаты измерений:

Таблица 2 – Данные исследования трехосевого датчика

Nx

Ny

Nz

4. Обработка экспериментальных данных

Рассчитайте значения калибровочных коэффициентов согласно методикам 3.2, 3.3

Заполните таблицы приложения Б.

Список литературы

1. Попов Г.В. Микромеханические инерциальные датчики: лабораторный практикум. – Москва: Издательство МГТУ им Н.Э. Баумана, 2015. – 269 с.:

ил.

2. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. 4-ое изд., перераб. и доп. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 636 с.: ил.

Приложение А

Ориентации датчика

Приложение Б

Таблица Б.1. Калибровочные коэффициенты одноосевого датчика

Таблица Б.2. Калибровочные коэффициенты трехосевого датчика