Kompas LED dan Altimeter: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Objek dengan LED selalu membuat saya terpesona. Oleh karena itu proyek ini menggabungkan sensor kompas digital populer HMC5883L dengan 48 LED. Dengan menempatkan LED dalam lingkaran, led yang merupakan penerangan adalah arah yang Anda tuju. Setiap 7,5 derajat akan menggerakkan LED baru yang memberikan hasil detail.

Papan GY-86 juga menyediakan sensor tekanan barometrik MS5611. Dengan bantuan sensor ini dimungkinkan untuk menghitung ketinggian. Karena resolusi tinggi ini sangat cocok untuk altimeter.

Sensor MPU6050 pada papan GY-86 memiliki akselerometer 3-sumbu dan giroskop 3-sumbu. Giroskop dapat mengukur kecepatan posisi sudut dari waktu ke waktu. Akselerometer dapat mengukur percepatan gravitasi dan dengan menggunakan matematika trigonometri dimungkinkan untuk menghitung sudut di mana sensor diposisikan. Dengan menggabungkan data akselerometer dan giroskop, dimungkinkan untuk mendapatkan informasi tentang orientasi sensor. Ini dapat digunakan untuk kompensasi kemiringan kompas HMC5883L (untuk melakukan).

Video instruksi singkat dalam instruksi ini akan menjelaskan secara rinci cara kerjanya. Prosedur kalibrasi otomatis jadi dijamin sukses. Suhu tersedia dalam Celcius (default) atau Fahrenheit.

Selamat bersenang-senang !!

Langkah 1: Altimeter

Altimeter menggunakan sensor tekanan barometrik MS5611. Ketinggian dapat ditentukan berdasarkan pengukuran tekanan atmosfer. Semakin tinggi ketinggiannya, semakin rendah tekanannya. Saat startup, altimeter menggunakan tekanan permukaan laut default 1013,25 mbar. Dengan menekan tombol di pin 21 tekanan di lokasi Anda akan digunakan sebagai referensi. Dengan cara ini memungkinkan untuk mengukur ketinggian sesuatu (misalnya saat berkendara menanjak dengan mobil).

Yang disebut "Rumus hipsometrik" digunakan dalam proyek ini. Rumus ini menggunakan suhu untuk mengkompensasi pengukuran.

float alt=((powf(sumber / ((float) P/100.0), 0.19022256) - 1.0) * ((float) TEMP / 100 + 273.15)) / 0.0065;

Anda dapat menemukan lebih banyak tentang rumus hipsometrik di sini:

Rumus hipsometrik

Data kalibrasi pabrik dan suhu sensor dibaca dari sensor MS5611 dan diterapkan ke kode untuk mendapatkan pengukuran yang paling akurat. Selama pengujian saya menemukan bahwa sensor MS5611 sensitif terhadap aliran udara dan perbedaan intensitas cahaya. Itu harus mungkin untuk mendapatkan hasil yang lebih baik daripada di video instruksi ini.

Langkah 2: Bagian

1 x Microchip 18f26k22 mikrokontroler 28-PIN PDIP

3 x MCP23017 16-Bit I/O Expander 28-pin SPDIP

48 x LED 3mm

1 x modul GY-86 dengan sensor MS5611, HMC5883L dan MPU6050

1 x SH1106 OLED 128x64 I2C

1 x Kapasitor keramik 100nF

1x100 Ohm resistor

Langkah 3: Diagram Sirkuit dan PCB

Semuanya cocok pada satu sisi PCB. Temukan di sini file Eagle dan Gerber sehingga Anda dapat membuatnya sendiri atau bertanya kepada pabrikan PCB.

Saya menggunakan Kompas LED dan Altimeter di mobil saya dan menggunakan antarmuka OBD2 sebagai catu daya. Mikrokontroler sangat cocok dengan konektornya.

Langkah 4: Cara Menyelaraskan LED dengan Sempurna dalam Lingkaran dalam Detik Dengan Perangkat Lunak Desain PCB Eagle

Anda harus melihat fitur yang sangat bagus ini di Eagle PCB Design Software yang menghemat jam kerja Anda. Dengan fitur Elang ini, Anda dapat menyelaraskan LED dalam lingkaran dengan sempurna dalam hitungan detik.

Cukup klik pada tab "File" dan kemudian "Jalankan ULP". Dari sini klik "cmd-draw.ulp". Pilih "Pindah", "langkah derajat" dan "Lingkaran". Isikan nama LED pertama pada kolom “name”. Tetapkan koordinat pusat lingkaran pada kisi di bidang "Koordinat pusat X" dan "Koordinat pusat Y". Dalam proyek ini 48 LED jadi 360 dibagi 48 menghasilkan 7,5 untuk bidang "Langkah sudut". Jari-jari lingkaran ini adalah 1,4 inci. Tekan enter dan Anda memiliki lingkaran LED yang sempurna.

Langkah 5: Proses Kalibrasi Kompas

HMC5883L menyertakan ADC 12 bit yang memungkinkan akurasi heading kompas 1 hingga 2 derajat Celcius. Tetapi sebelum memberikan data yang dapat digunakan, itu perlu dikalibrasi. Agar proyek ini berjalan dengan lancar, ada metode kalibrasi yang menyediakan offset x- dan y. Ini bukan metode yang paling canggih tetapi cukup untuk proyek ini. Prosedur ini hanya akan memakan biaya beberapa menit dan memberi Anda hasil yang bagus.

Dengan memuat dan menjalankan perangkat lunak ini Anda akan dipandu dalam proses kalibrasi ini. Layar OLED akan memberi tahu Anda kapan proses akan dimulai dan kapan berakhir. Proses kalibrasi ini akan meminta Anda untuk memutar sensor 360 derajat sambil menahannya agar benar-benar rata (horizontal ke tanah). Pasang di tripod atau semacamnya. Melakukan ini dengan memegangnya di tangan Anda tidak akan berhasil. Pada akhirnya offset akan disajikan pada OLED. Jika Anda menjalankan prosedur ini beberapa kali, Anda harus melihat hasil yang hampir sama.

Secara opsional, data yang dikumpulkan juga tersedia melalui RS232 melalui pin 27 (9600 baud). Cukup gunakan program terminal seperti Putty dan kumpulkan semua data dalam file log. Data ini dapat diimpor dengan mudah di Excel. Dari sini Anda dapat melihat dengan lebih mudah bagaimana tampilan offset HMC5883L Anda.

Offset dimasukkan ke dalam EEPROM mikrokontroler. Ini akan dimuat saat memulai perangkat lunak kompas dan altimeter yang akan Anda temukan di langkah 7.

Langkah 6: Kompensasi Deklinasi Magnetik Lokasi Anda

Ada Utara magnetis dan Utara geografis (Kutub Utara). Kompas Anda akan mengikuti garis medan magnet bumi jadi arahkan ke utara magnet. Perbedaan antara Utara magnetik dan Utara geografis disebut deklinasi magnetik. Di lokasi saya deklinasi hanya 1 derajat dan 22 menit jadi tidak layak untuk mengimbangi ini. Di lokasi lain deklinasi ini bisa mencapai 30 derajat.

Temukan deklinasi magnetik di lokasi Anda

Jika Anda ingin mengkompensasi ini (opsional), Anda dapat menambahkan deklinasi (derajat dan menit) di EEPROM mikrokontroler. Di lokasi 0x20 Anda dapat menambahkan derajat dalam bentuk heksadesimal bertanda. Itu ditandatangani karena itu juga bisa menjadi deklinasi negatif. Di lokasi 0x21 Anda dapat menambahkan menit juga dalam bentuk heksadesimal.

Langkah 7: Kompilasi Kode

Kompilasi kode sumber ini dan program mikrokontroler Anda. Kode ini dikompilasi dengan benar dengan MPLABX IDE v5.20 dan XC8 compiler v2.05 dalam mode C99 (jadi sertakan direktori C99). Juga file hex tersedia sehingga Anda dapat melewati prosedur kompilasi. Pastikan bahwa Anda menghapus centang pada kotak centang "Data EEPROM diaktifkan" untuk mencegah data kalibrasi (lihat langkah 5) ditimpa. Atur programmer Anda ke 3,3 volt!

Dengan menghubungkan pin 27 ke ground, Anda mendapatkan suhu dalam Fahrenheit.

Terima kasih kepada Achim Döbler untuk perpustakaan grafis GUI.-nya

Runner Up dalam Kontes Sensor