ماژول ژیروسکوپ چیست + راه اندازی ماژول GY-85 با آردوینو

ماژول ژیروسکوپ چیست؟ راه اندازی ماژول ژیروسکوپ GY-85 با آردوینو

سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی باعث ساخت بسیاری از دستگاه‌های دیجیتالی کوچک مانند شتاب‌سنج و ژیروسکوپ شدند. ژیروسکوپ یکی از پرکاربردترین دستگاه‌های دیجیتال در دنیای امروز است و ما در این مقاله از مجله جم ترونیک به بررسی این دستگاه پرداخته‌ایم. همچنین نحوه راه‌اندازی ماژول ژیروسکوپ با آردوینو را آموزش داده‌ایم.

ژیروسکوپ چیست؟

ژیروسکوپ دستگاهی است که سرعت زاویه‌ای و تغییرات زاویه حرکت یک جسم را اندازه می‌گیرد. ژیروسکوپ معمولا درکنار شتاب‌سنج استفاده می‌شود و نتیجه فعالیت این دو دستگاه به‌عنوان نتیجه نهایی خوانده می‌شود.

شتاب‌سنج شتاب حرکت خطی جسم را اندازه می‌گیرد و شتاب زاویه‌ای آن توسط ژیروسکوپ مشخص می‌شود. ژیروسکوپ بسیار پیشرفته‌تر از شتاب‌سنج است و می‌تواند زاویه حرکت جسم برحسب ثانیه را اندازه بگیرد.

ژیروسکوپ چیست؟

کاربردهای ژیروسکوپ

این دستگاه کاربردهای بسیار زیادی دارد؛ فناوری MEMS باعث ساخت دستگاه‌های همه‌کاره‌ای مانند ژیروسکوپ شد که در صنایع مختلفی از آن استفاده می‌شود.

ژیروسکوپ در خودروسازی، صنعت موشک، موبایل، دوربین، مسابقات ورزشی و حتی ساخت دوربین کاربرد دارد. استفاده از حسگر ژیروسکوپ باعث ساخت دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته‌تر و ارزان‌تر می‌شود. از این دستگاه به‌ظاهر ساده حتی در شاتل‌ها و فضاپیماها هم استفاده می‌شود.

در لیست زیر برخی از کاربردهای سنسور ژیروسکوپ آورده شده است.

استفاده در موبایل‌های هوشمند برای تشخیص حرکت و جابه‌جایی‌ها
استفاده در موبایل‌ها برای تجربه بهتر بازی
جهت‌یابی خودرو
تشخیص لرزش دوربین در دوربین‌های دیجیتالی
حفظ تعادل ربات‌ها
تشخیص تکان‌ها و حرکت‌های ماهواره
تشخیص حرکت‌ها در ورزش‌ها مانند حرکات توپ
کنترل دستگاه‌ها با حرکات دست و اشاره
کمک به رفع تاری عکس‌ها

انواع سنسور ژیروسکوپ

ژیروسکوپ حلقه لیزری
ژیروسکوپ فیبر نوری
ژیروسکوپ فلوییدی
ژیروسکوپ ارتعاشی

ژیروسکوپ‌ها براساس اندازه‌شان تقسیم‌بندی می‌شوند؛ بزرگ‌ترین ژیروسکوپ‌ها حلقه لیزری‌ها هستند. کوچک‌ترین ژیروسکوپ هم از نوع ارتعاشی است.

ژیروسکوپ ارتعاشی به‌دلیل اندازه کوچکی که دارد از محبوبیت بیش‌تری برخوردار است؛ هرچند دقت عملکرد این ژیروسکوپ به نوع ساخت آن بستگی دارد.

برای تهیه انواع ماژول ژیروسکوپ روی خرید ماژول ژیروسکوپ کلیک کنید.

انواع سنسور ژیروسکوپ

معرفی ماژول ژیروسکوپ GY-85

ماژول ژیروسکوپ GY-85 دارای ویژگی‌های خاصی است که باعث محبوبیت بالای آن می‌شود. این ماژول دارای سنسور‌های مختلفی روی یک برد است و درواقع یک تراشه همه‌کاره به‌شمار می‌رود.

ماژول ژیروسکوپ GY-85 یک ماژول ۹-محوره است که سه محور آن ژیروسکوپ، سه محور آن شتاب‌سنج و سه محور آن یک میدان مغناطیسی است. این ماژول براساس پروتکل ارتباطی 12C کار می‌کند.

خرید ماژول ژیروسکوپ GY-85

در لیست زیر ویژگی‌های این ماژول را شرح داده‌ایم:

عملکرد با توان بسیار کم و جریان ۲۳ میکرو آمپری در حالت اندازه‌گیری
رزولوشن ۱۰ بیتی ثابت و رزولوشن حداکثر تا ۱۳ بیت در میدان ۱۶ گاوس
تشخیص سقوط آزاد
ولتاژ بین ۲ تا ۳.۶ ولت
پروتکل ارتباطی 12C

معرفی ماژول ژیروسکوپ GY-85

آموزش راه‌ اندازی ماژول ژیروسکوپ GY-85 با آردوینو

الان که با ماژول ژیروسکوپ GY-85 و نحوه عملکرد آن آشنایی دارید، وقت آموزش راه اندازی سنسور ژیروسکوپ با آردوینو رسیده‌ است. پس از راه‌اندازی این ماژول با آردوینو می‌توانید به راحتی حرکت هردستگاهی را تحلیل کنید.

قطعات لازم

برد آردینو UNO
کابل USB
سنسور Gy-85
سیم‌های جامپر
نمایش‌گر ۱۶ در ۲
برد بورد
پتانسیومتر 10K
کلید فشار
نرم‌افزار IDE آردوینو

بیشتر بخوانید: آردوینو Uno چیست؟

اتصال پایه‌ها به آردوینو

ماژول ژیروسکوپ دارای چند پایه مختلف است که باید به پایه‌های مرتبط در آردوینو وصل شوند. لیست زیر پایه‌های این ماژول را نشان می‌دهد:

پایه VCC: منبع تغذیه
پایه GND: پایه زمین
پایه SCL: پایه ورودی کلاک پروتکل 12C
پایه SDA: پایه دیتا برمبنای پروتکل 12C
پایه DRDY: پایه خروجی دیتای آماده

پس از این‌که با این پین‌ها آشنا شدید، باید آن‌ها را به آردوینو وصل کنید. این پایه‌ها را به‌ترتیب زیر به آردوینو وصل کنید.

پایه VCC ۳.۳ ولت ماژول را به پایه ۵ولت آردوینو وصل کنید.
پایه GND ماژول را به همین پایه در آردوینو وصل کنید.
پایه SCL را به پایه A5 آردوینو وصل کنید.
پایه SDA را به پایه A4 آردوینو وصل کنید.

نحوه وصل کردن پین‌های نمایش‌گر به آردوینو

پایه VSS را به پایه ۵ ولت آردوینو وصل کنید.
پایه VDD را به پایه GND آردوینو وصل کنید.
پایه RS را به پایه ۱۲ وصل کنید.
پایه RW را به GND وصل کنید.
پایه E را به پایه ۱۱ وصل کنید.
پایه D4 را به ۵ وصل کنید.
پایه D5 را به ۴ وصل کنید.
پایه D6 را به ۳ وصل کنید.
پایه D7 را به ۲ وصل کنید.
پایه A/VSS را به ۵ ولت وصل کنید.
پایه K/VDD را به GND وصل کنید.

وصل کردن پتانسیومتر به نمایش‌گر

اتصال GND به GNd
اتصال Data به V0
اتصال VCC به ۵ ولت

وصل کردن آردوینو به کامپیوتر

پس از وصل کردن ماژول به آردینو و تکمیل کردن مدارهای لاز، باید آردوینو را به کامپیوتر وصل کنید تا بتوانید ماژول را تنظیم کنید. آردوینو را با کابل USB به کامپیوتر وصل کنید و منتظر روشن شدن نمایش‌گر باشید.

در صورتی که پس از وصل کردن آردوینو به کامپیوتر نمایش‌گر روشن نشد، باید اتصال پایه‌ها و سیم‌کشی مدارتان را بررسی کنید تا مشکل را بیابید.

کدنویسی

قبل از این که کدنویسی ماژولتان را شروع کنید، باید IDE آردوینو و کتاب‌خانه‌های لازم را نصب کنید. این کتاب‌خانه‌ها برای کار با نمایش‌گر و ماژول ضروری هستند. کتاب‌خانه ADXL345، HMC5883l و ITG3200 را روی IDE آردوینو نصب کنید.

نمونه کد زیر را در آردوینو وارد کنید تا خروجی ماژول ژیروسکوپ را در سریال مانیتور مشاهده کنید.

#include <Adafruit_MPU6050.h>

#include <Adafruit_Sensor.h>

#include <Wire.h>




Adafruit_MPU6050 mpu;




void setup(void) {

  Serial.begin(115200);

  while (!Serial) {

delay(10); // will pause Zero, Leonardo, etc until serial console opens

  }




  // Try to initialize!

  if (!mpu.begin()) {

Serial.println("Failed to find MPU6050 chip");

while (1) {

   delay(10);

}

  }




  mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_16_G);

  mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_250_DEG);

  mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);

  //Serial.println("");

  delay(100);

}




void loop() {

  sensors_event_t a, g, temp;

  mpu.getEvent(&a, &g, &temp);




  Serial.print("Temperature:");

  Serial.print(temp.temperature);

  Serial.print("\tx-acceleration:");

  Serial.print(a.acceleration.x);

  Serial.print("\ty-acceleration:");

  Serial.print(a.acceleration.y);

  Serial.print("\tz-acceleration:");

  Serial.print(a.acceleration.z);

  Serial.print("\tx-gyro:");

  Serial.print(g.gyro.x);

  Serial.print("\ty-gyro:");

  Serial.print(g.gyro.y);

  Serial.print("\tz-gyro:");

  Serial.println(g.gyro.z);




  delay(10);

  }

100

101

102

#include <Adafruit_MPU6050.h>

#include <Adafruit_Sensor.h>

#include <Wire.h>

Adafruit_MPU6050 mpu;

void setup(void) {

Serial.begin(115200);

while (!Serial) {

delay(10); // will pause Zero, Leonardo, etc until serial console opens

}

// Try to initialize!

if (!mpu.begin()) {

Serial.println("Failed to find MPU6050 chip");

while (1) {

delay(10);

}

mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_16_G);

mpu.setGyroRange(MPU6050_RANGE_250_DEG);

mpu.setFilterBandwidth(MPU6050_BAND_21_HZ);

//Serial.println("");

delay(100);

}

void loop() {

sensors_event_t a, g, temp;

mpu.getEvent(&a, &g, &temp);

Serial.print("Temperature:");

Serial.print(temp.temperature);

Serial.print("\tx-acceleration:");

Serial.print(a.acceleration.x);

Serial.print("\ty-acceleration:");

Serial.print(a.acceleration.y);

Serial.print("\tz-acceleration:");

Serial.print(a.acceleration.z);

Serial.print("\tx-gyro:");

Serial.print(g.gyro.x);

Serial.print("\ty-gyro:");

Serial.print(g.gyro.y);

Serial.print("\tz-gyro:");

Serial.println(g.gyro.z);

delay(10);

}

تحلیل داده‌ها

پس از اتصال کامل ماژول به آردوینو و کدنویسی آن، می‌توانید نتایج آن را در سریال مانیتور دریافت کرده و تحلیل کنید. نتایج حاصل باید به‌شکل زیر باشند:

زمانی‌که دستگاه حول محور x می‌چرخانید، این محور ثابت می‌ماند و دو محور دیگر تغییر می‌کنند.
با دوران دستگاه حول محور Y، این محور ثابت می‌ماند و محورهای x و z تغییر می‌کنند.
همان اتفاق با چرخاندن دستگاه حول محور z رخ می‌دهد.

همچنین می‌توانید با این ماژول، زاویه چرخش و زاویه شیب را هم به دست آورید.

جمع‌بندی

ما در این مقاله ماژول ژیروسکوپ GY-85 و نحوه راه اندازی سنسور ژیروسکوپ با آردوینو را شرح دادیم. پس از انجام این توضیحات قادر خواهید بود تا حسگر ژیروسکوپ خود را کنترل کنید و حرکت دستگاه‌ها و اجسام را تحلیل کنید.

در فروشگاه جم ترونیک می‌توانید نمونه‌های دیگر ماژول‌های ژیروسکوپ را ببینید. همچنین توصیه می‌کنیم.

ماژول تجهیزات حفاظتی و کنترلی (به زودی)

مقاومت دقیق 1 - 2 درصد (به زودی)

مقاومت 1/2 وات (به زودی)

مقاومت شانه ای و (به زودی) Array

مقاومت سیمی (به زودی)

سلف متغیر (به زودی)

رله حالت جامد (به زودی) SSR

برد تبدیل (به زودی)

دات ماتریس (به زودی)