Laka kalibracija magnetometra od tvrdog i mekog željeza: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ako su vam hobi RC, dronovi, robotika, elektronika, povećanje stvarnosti ili slično, prije ili kasnije ćete se suočiti sa zadatkom kalibracije magnetometra. Bilo koji modul magnetometra mora biti kalibriran jer je mjerenje magnetskog polja podložno nekim izobličenjima. Postoje dvije vrste ovih izobličenja: izobličenja od tvrdog željeza i izobličenja od mekog željeza. Teoriju o tim izobličenjima možete pronaći ovdje. Da biste dobili točna mjerenja, trebate kalibrirati magnetometar za izobličenja tvrdog i mekog željeza. Ova instrukcija opisuje jednostavan način kako to učiniti.

Korak 1: Stvari koje trebate

Hardver:

• Modul magnetometra HMC5883L
• Arduino Mega 2560 ploča

*Ali ovo uputstvo možete lako usvojiti za drugi modul magnetometra ili arduino ploču.

Softver:

• MagMaster
• MagViewer

Firmware:

Arduino skica

*Ova skica je napisana za modul HMC5883L, ali je možete lako usvojiti za svoj modul.

Drugi:

• Papirnata kutija
• Oglasna ploča
• Žice

Korak 2: Izrada kalibracijske kutije

Za postupak kalibracije trebate napraviti posebnu kalibracijsku kutiju (slika 2.1). Za izradu sam upotrijebio papirnatu kutiju, ali možete koristiti i plastičnu, drvenu šipku ili nešto drugo. Modul magnetometra trebate spojiti s kutijom (na primjer s ljepilom) kao što je prikazano na slici 2.1. Na stranama kutije nacrtajte koordinatni sustav prema koordinatnom sustavu modula magnetometra.

Korak 3: Električna veza

Spojite modul magnetometra i arduino ploču kao što je prikazano na slici 3.1. Imajte na umu da napon napajanja modula magnetometra može biti 3, 3 V (kao u mom slučaju s verzijom HMC5883L GY-273).

Korak 4: Instaliranje softvera i firmvera

Ovdje preuzmite softver i firmver. Ova arhiva sadrži datoteke:

• MagMaster.exe - program za kalibraciju magnetometra
• MagViewer.exe - program za vizualizaciju mjerenja magnetometra
• Arduino_Code - arduino skica za postupak kalibracije
• Arduino_Test_Results - arduino skica za testiranje rezultata kalibracije
• Arduino_Radius_Stabilisation - arduino skica za testiranje rezultata kalibracije s algoritmom za stabilizaciju radijusa sfere
• MagMaster datoteke i datoteke MagViewer - sistemske datoteke za MagMaster.exe i MagViewer.exe

Kopirajte sve te datoteke u bilo koju mapu. Prenesite skicu "Arduino_Code" na ploču arduino. Ova arduino skica zahtijeva biblioteku HMC5883L, kopirajte mapu "HMC5883L" (smještenu u mapu "Arduino_Code") u mapu "C: / Program Files / Arduino / libraries" prije prijenosa skice.

Korak 5: Kalibracija

Uvod

Kalibracija magnetometra je proces dobivanja transformacijske matrice i pristranosti.

Da biste dobili kalibrirana mjerenja magnetskog polja, trebate koristiti ovu matricu transformacije i pristranost u svom programu. U svom algoritmu trebate primijeniti pristranost na vektor nekalibriranih podataka magnetometra (koordinate X, Y, Z), a zatim pomnožiti transformacijsku matricu s ovim rezultirajućim vektorom (slika 5.4). C algoritam ovih izračuna možete pronaći u skicama "Arduino_Test_Results" i "Arduino_Radius_Stabilization".

Proces kalibracije

Pokrenite MagMaster.exe i odaberite serijski port arduino ploče. Zeleni nizovi u prozoru programa označavaju koordinate vektora magnetometra (slika 5.1).

Postavite modul magnetometra (kalibracijska kutija s priključenim modulom magnetometra) kao što je prikazano na slici 5.2.1 i kliknite gumb "Točka 0" u grupnom okviru "Axis X+". Imajte na umu da kalibracijska kutija ne miruje u odnosu na fiksnu vodoravnu ravninu. Zatim postavite magnetometar kao što je prikazano na slici 5.2.2 i kliknite gumb "Točka 180" na grupnom okviru "Axis X+" i tako dalje. Učinite to na sljedeći način (pogledajte i sliku 5.3):

• Slika 5.2.1: "Točka 0", "Os X+"
• Slika 5.2.2: "Točka 180", "Os X+"
• Slika 5.2.3: "Točka 0", "Os X-"
• Slika 5.2.4: "Točka 180", "Os X-"
• Slika 5.2.5: "Točka 0", "Os Y+"
• Slika 5.2.6: "Točka 180", "Os Y+"
• Slika 5.2.7: "Točka 0", "Osa Y-"
• Slika 5.2.8: "Točka 180", "Osa Y-"
• Slika 5.2.9: "Točka 0", "Osa Z+"
• Slika 5.2.10: "Točka 180", "Osa Z+"
• Slika 5.2.11: "Točka 0", "Osa Z-"
• Slika 5.2.12: "Točka 180", "Osa Z-"

Trebali biste popuniti tablicu. Nakon toga kliknite "Izračunaj transformacijsku matricu i pristranost" i dobijte matricu transformacije i pristranost (slika 5.3).

Matrica transformacije i pristranost su postignuti! Kalibracija je završena!

Korak 6: Testiranje i vizualizacija

Vizualizacija nekolibriranih mjerenja

Prenesite skicu "Arduino_Code" na ploču arduino. Pokrenite MagViewer.exe, odaberite serijski port arduino ploče (brzina prijenosa serijskog porta trebala bi biti 9600 bps) i kliknite "Pokreni MagViewer". Sada možete vidjeti koordinate vektora podataka magnetometra u 3D prostoru u stvarnom vremenu (slika 6.1, video 6.1, 6.2). Ova mjerenja nisu kalibrirana.

Vizualizacija kalibriranih mjerenja

Uredite skicu "Arduino_Radius_Stabilization", zamijenite zadanu matricu transformacije i podatke o pristranosti s podacima dobivenim tijekom kalibracijskih podataka (vašu matricu transformacije i pristranost). Prenesite skicu "Arduino_Radius_Stabilization" na ploču arduino. Pokrenite MagViewer.exe, odaberite serijski port (brzina prijenosa je 9600 bps), kliknite "Pokreni MagViewer". Sada možete vidjeti kalibrirana mjerenja u 3D prostoru u stvarnom vremenu (slika 6.2, video 6.3, 6.4).

Pomoću ovih skica možete jednostavno napisati algoritam za svoj projekt magnetometra s kalibriranim mjerenjima!