Calibració senzilla del magnetòmetre de ferro dur i tou: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Si el vostre hobby és el RC, els drons, la robòtica, l'electrònica, la realitat augmentada o similars, tard o d'hora us trobareu amb la tasca de calibratge del magnetòmetre. Cal calibrar qualsevol mòdul magnetòmetre, ja que la mesura del camp magnètic està sotmesa a algunes distorsions. Hi ha dos tipus d’aquestes distorsions: les distorsions del ferro dur i les distorsions del ferro tou. La teoria sobre aquestes distorsions la podeu trobar aquí. Per obtenir les mesures precises, cal calibrar el magnetòmetre per obtenir distorsions de ferro dur i tou. Aquesta instrucció descriu la forma fàcil de fer-ho.

Pas 1: coses que necessiteu

Maquinari:

• Mòdul magnetòmetre HMC5883L
• Taula Arduino Mega 2560

* Però podeu adoptar-lo fàcilment per a un altre mòdul magnetòmetre o placa arduino.

Programari:

• MagMaster
• MagViewer

Firmware:

Esbós Arduino

* Aquest esbós està escrit per al mòdul HMC5883L, però podeu adoptar-lo fàcilment per al vostre mòdul.

Altres:

• Capsa de paper
• Taula de pa
• Filferros

Pas 2: fer el quadre de calibració

Per al procés de calibratge, heu de fer la casella de calibratge especial (imatge 2.1). Per fer-ho, he utilitzat una caixa de paper, però també podeu fer servir una de plàstic, una barra de fusta o alguna cosa més. Heu d’unir el mòdul del magnetòmetre amb la caixa (per exemple, amb cola) tal com es mostra a la imatge 2.1. A les cares del quadre hauríeu de dibuixar el sistema de coordenades segons el sistema de coordenades del mòdul magnetòmetre.

Pas 3: connexió elèctrica

Connecteu el mòdul magnetòmetre i la placa arduino tal com es mostra a la imatge 3.1. Tingueu en compte que la tensió d’alimentació del mòdul magnetòmetre pot ser de 3, 3 V (com en el meu cas amb la versió HMC5883L GY-273).

Pas 4: Instal·leu el programari i el microprogramari

Descarregueu el programari i el firmware aquí. Aquest arxiu conté fitxers:

• MagMaster.exe: el programa de calibratge del magnetòmetre
• MagViewer.exe: el programa de visualització de mesures del magnetòmetre
• Arduino_Code: l'esbós d'arduino per al procés de calibratge
• Arduino_Test_Results: l'esbós d'arduino per provar els resultats del calibratge
• Arduino_Radius_Stabilisation: l'esbós d'Arduino per provar els resultats del calibratge amb l'algorisme d'estabilització del radi de l'esfera
• Fitxers MagMaster i fitxers MagViewer: els fitxers del sistema de MagMaster.exe i MagViewer.exe

Copieu tots aquests fitxers a qualsevol carpeta. Pengeu l'esbós "Arduino_Code" a la placa arduino. Aquest esbós arduino requereix la biblioteca HMC5883L, copieu la carpeta "HMC5883L" (ubicada a la carpeta "Arduino_Code") a la carpeta "C: / Program Files / Arduino / libraries" abans de carregar l'esbós.

Pas 5: calibració

Introducció

La calibració del magnetòmetre és el procés per obtenir la matriu de transformació i el biaix.

Per obtenir les mesures calibrades del camp magnètic, heu d’utilitzar aquestes matrius de transformació i biaix al programa. En el vostre algorisme hauríeu d'aplicar el biaix al vector de les dades del magnetòmetre no calibrat (coordenades X, Y, Z) i després multiplicar la matriu de transformació per aquest vector resultant (imatge 5.4). L'algorisme C d'aquests càlculs el podeu trobar als croquis "Arduino_Test_Results" i "Arduino_Radius_Stabilization".

Procés de calibració

Executeu MagMaster.exe i seleccioneu el port sèrie de la placa arduino. Les cadenes verdes de la finestra del programa indiquen les coordenades del vector magnetòmetre (imatge 5.1).

Col·loqueu el mòdul del magnetòmetre (caixa de calibratge amb el mòdul del magnetòmetre adjunt) tal com es mostra a la imatge 5.2.1 i feu clic al botó "Punt 0" del quadre de grup "Eix X +". Tingueu en compte que el quadre de calibratge no està parat relativament al pla horitzontal fix. A continuació, col·loqueu el magnetòmetre tal com es mostra a la imatge 5.2.2 i feu clic al botó "Punt 180" de la caixa de grup "Axis X +", etc. Heu de fer-ho de la següent manera (vegeu també la imatge 5.3):

• Imatge 5.2.1: "Punt 0", "Eix X +"
• Imatge 5.2.2: "Punt 180", "Eix X +"
• Imatge 5.2.3: "Punt 0", "Eix X-"
• Imatge 5.2.4: "Punt 180", "Eix X-"
• Imatge 5.2.5: "Punt 0", "Eix Y +"
• Imatge 5.2.6: "Punt 180", "Eix Y +"
• Imatge 5.2.7: "Punt 0", "Eix Y-"
• Imatge 5.2.8: "Punt 180", "Eix Y-"
• Imatge 5.2.9: "Punt 0", "Eix Z +"
• Imatge 5.2.10: "Punt 180", "Eix Z +"
• Imatge 5.2.11: "Punt 0", "Eix Z-"
• Imatge 5.2.12: "Punt 180", "Eix Z-"

Hauríeu d’omplir la taula. Després d'això, feu clic a "Calcula la matriu de transformació i el biaix" i obteniu la matriu de transformació i el biaix (imatge 5.3).

S'ha aconseguit la matriu de transformació i el biaix. El calibratge s'ha completat.

Pas 6: proves i visualització

La visualització de mesures no calibrades

Pengeu l'esbós "Arduino_Code" a la placa arduino. Executeu el MagViewer.exe, seleccioneu el port sèrie de la placa arduino (la velocitat de transmissió del port seraial ha de ser de 9600 bps) i feu clic a "Executa MagViewer". Ara podeu veure les coordenades del vector de dades del magnetòmetre a l’espai 3D en temps real (imatge 6.1, vídeo 6.1, 6.2). Aquestes mesures no estan calibrades.

La visualització de les mesures calibrades

Editeu l'esbós "Arduino_Radius_Stabilization", substituïu la matriu de transformació per defecte i les dades de polarització per les dades obtingudes durant el calibratge (la vostra matriu de transformació i polarització). Pengeu l'esbós "Arduino_Radius_Stabilization" a la placa arduino. Executeu MagViewer.exe, seleccioneu el port sèrie (la velocitat màxima és de 9600 bps), feu clic a "Executa MagViewer". Ara podeu veure les mesures calibrades en espai 3D en temps real (imatge 6.2, vídeo 6.3, 6.4).

Mitjançant l’ús d’aquests esbossos podeu escriure fàcilment l’algoritme del vostre projecte de magnetòmetre amb mesures calibrades.