Vienkārša cietā un mīkstā dzelzs magnetometra kalibrēšana: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Ja jūsu hobijs ir RC, bezpilota lidaparāti, robotika, elektronika, papildināt realitāti vai tamlīdzīgi, tad agrāk vai vēlāk jūs sastapsities ar magnetometra kalibrēšanas uzdevumu. Jebkurš magnetometra modulis ir jākalibrē, jo magnētiskā lauka mērījumi ir pakļauti zināmiem izkropļojumiem. Pastāv divu veidu šie izkropļojumi: cietā dzelzs izkropļojumi un mīkstie dzelzs izkropļojumi. Teoriju par šiem izkropļojumiem varat atrast šeit. Lai iegūtu precīzus mērījumus, jums ir jākalibrē magnetometrs cietajiem un mīkstajiem dzelzs izkropļojumiem. Šajā pamācībā ir aprakstīts vienkāršais veids, kā to izdarīt.

1. darbība. Nepieciešamās lietas

Aparatūra:

• HMC5883L magnetometra modulis
• Arduino Mega 2560 dēlis

*Bet jūs varat viegli pieņemt šo pamācību citam magnetometra modulim vai arduino plāksnei.

Programmatūra:

• MagMaster
• MagViewer

Programmaparatūra:

Arduino skice

*Šī skice ir rakstīta HMC5883L modulim, taču jūs to varat viegli pieņemt savam modulim.

Citi:

• Papīra kaste
• Maizes dēlis
• Vadi

2. darbība. Kalibrēšanas kastes izgatavošana

Kalibrēšanas procesā jums jāizveido īpaša kalibrēšanas kaste (2.1. Attēls). Lai to izdarītu, es izmantoju papīra kastīti, bet jūs varat izmantot arī plastmasas kastīti, koka stieni vai kaut ko citu. Jums vajadzētu savienot magnetometra moduli ar kārbu (piemēram, ar līmi), kā parādīts attēlā 2.1. Kastes priekšpusē jums vajadzētu uzzīmēt koordinātu sistēmu atbilstoši magnetometra moduļa koordinātu sistēmai.

3. solis: Elektriskais savienojums

Pievienojiet magnetometra moduli un arduino plāksni, kā parādīts 3.1. Attēlā. Ņemiet vērā, ka magnetometra moduļa barošanas spriegums var būt 3, 3 V (kā manā gadījumā ar HMC5883L GY-273 versiju).

4. darbība: programmatūras un programmaparatūras instalēšana

Lejupielādējiet programmatūru un programmaparatūru šeit. Šajā arhīvā ir faili:

• MagMaster.exe - magnetometra kalibrēšanas programma
• MagViewer.exe - magnetometra mērījumu vizualizācijas programma
• Arduino_Code - arduino skice kalibrēšanas procesam
• Arduino_Test_Results - arduino skice kalibrēšanas rezultātu pārbaudei
• Arduino_Radius_Stabilisation - arduino skice kalibrēšanas rezultātu pārbaudei ar sfēras rādiusa stabilizācijas algoritmu
• MagMaster faili un MagViewer faili - sistēmas faili MagMaster.exe un MagViewer.exe

Kopējiet visus šos failus uz jebkuru mapi. Augšupielādējiet skici "Arduino_Code" uz arduino tāfeles. Šai arduino skicei nepieciešama HMC5883L bibliotēka, pirms skices augšupielādes nokopējiet mapi "HMC5883L" (ievietota mapē "Arduino_Code") mapē "C: / Program Files / Arduino / libraries".

5. solis: kalibrēšana

Ievads

Magnetometra kalibrēšana ir transformācijas matricas un neobjektivitātes iegūšanas process.

Lai iegūtu magnētiskā lauka kalibrētos mērījumus, programmā jāizmanto šīs transformācijas matricas un novirzes. Jūsu algoritmā neobjektivitāte jāpiemēro nekalibrētu magnetometra datu vektoram (X, Y, Z koordinātas) un pēc tam jāreizina transformācijas matrica ar šo iegūto vektoru (5.4. Attēls). Šo aprēķinu C algoritmu varat atrast skicēs "Arduino_Test_Results" un "Arduino_Radius_Stabilization".

Kalibrēšanas process

Palaidiet MagMaster.exe un atlasiet arduino plates sērijas portu. Programmas loga zaļās stīgas norāda magnetometra vektora koordinātas (5.1. Attēls).

Ievietojiet magnetometra moduli (kalibrēšanas kārba ar pievienotu magnetometra moduli), kā parādīts 5.2.1. Attēlā, un noklikšķiniet uz grupas "Axis X+" pogas "Punkts 0". Ņemiet vērā, ka kalibrēšanas kārba nav nekustīga attiecībā pret fiksēto horizontālo plakni. Pēc tam novietojiet magnetometru, kā parādīts 5.2.2. Attēlā, un noklikšķiniet uz grupas "Axis X+" pogas "180. punkts" un tā tālāk. Jums jārīkojas šādi (skatiet arī 5.3. Attēlu):

• 5.2.1. Attēls: "0 punkts", "X+ass"
• 5.2.2. Attēls: "180. punkts", "X+ass"
• 5.2.3. Attēls: "0 punkts", "X ass"
• 5.2.4. Attēls: "180. punkts", "X ass"
• 5.2.5. Attēls: "0 punkts", "Y+ass"
• 5.2.6. Attēls: "180. punkts", "Y+ass"
• 5.2.7. Attēls: "0 punkts", "Y ass"
• 5.2.8. Attēls: "180. punkts", "Y ass"
• 5.2.9. Attēls: "0 punkts", "Z+ass"
• 5.2.10. Attēls: "180. punkts", "Z+ass"
• 5.2.11. Attēls: "0 punkts", "Z ass"
• 5.2.12. Attēls: "180. punkts", "Z ass"

Jums vajadzētu aizpildīt tabulu. Pēc tam noklikšķiniet uz "Aprēķināt transformācijas matricu un novirzi" un iegūstiet transformācijas matricu un novirzi (5.3. Attēls).

Ir iegūta transformācijas matrica un aizspriedumi! Kalibrēšana ir pabeigta!

6. darbība: testēšana un vizualizācija

Nekalibrētu mērījumu vizualizācija

Augšupielādējiet skici "Arduino_Code" uz arduino tāfeles. Palaidiet MagViewer.exe, atlasiet arduino plates seriālo portu (seriālā porta buda ātrumam jābūt 9600 bps) un noklikšķiniet uz "Palaist MagViewer". Tagad jūs varat redzēt magnetometra datu vektora koordinātas 3D telpā reālā laikā (6.1. Attēls, 6.1., 6.2. Video). Šie mērījumi nav kalibrēti.

Kalibrēto mērījumu vizualizācija

Rediģējiet skici "Arduino_Radius_Stabilization", nomainiet noklusējuma transformācijas matricas un neobjektivitātes datus ar kalibrēšanas laikā iegūtajiem datiem (jūsu transformācijas matrica un neobjektivitāte). Augšupielādējiet skici "Arduino_Radius_Stabilization" uz arduino tāfeles. Palaidiet MagViewer.exe, atlasiet seriālo portu (boud ātrums ir 9600 bps), noklikšķiniet uz "Palaist MagViewer". Tagad jūs varat redzēt kalibrētos mērījumus 3D telpā reāllaikā (6.2. Attēls, 6.3., 6.4. Video).

Izmantojot šīs skices, jūs varat viegli uzrakstīt sava magnetometra projekta algoritmu ar kalibrētiem mērījumiem!