Digitalηφιακή πυξίδα με μαγνητόμετρο Arduino και HMC5883L: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Γεια σας παιδιά, Αυτός ο αισθητήρας θα μπορούσε να υποδείξει το γεωγραφικό Βορρά, Νότο, Ανατολή και Δύση, εμείς οι άνθρωποι θα μπορούσαμε επίσης να τον χρησιμοποιήσουμε σε περιόδους όταν απαιτείται. Ετσι. Σε αυτό το άρθρο ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε πώς λειτουργεί ο αισθητήρας μαγνητόμετρου και πώς να τον διασυνδέσουμε με έναν μικροελεγκτή όπως το Arduino. Εδώ θα χτίσουμε μια δροσερή Digitalηφιακή Πυξίδα η οποία θα μας βοηθήσει να βρούμε τις κατευθύνσεις ανάβοντας ένα LED που δείχνει προς Βόρεια κατεύθυνση.

Αυτή η Digitalηφιακή Πυξίδα κατασκευάζεται τακτοποιημένα σε PCB από την LIONCIRCUITS. Δοκιμάστε τα, παιδιά. Η ποιότητα των PCB τους είναι πραγματικά καλή.

Βήμα 1: Απαιτούμενο υλικό

Έχουν χρησιμοποιηθεί τα ακόλουθα συστατικά:

• Arduino Pro mini
• Αισθητήρας μαγνητόμετρου HMC5883L
• Φώτα LED - 8 Όχι
• Αντίσταση 470Ohm - 8 Όχι
• Βαρέλι Jack
• Ένας αξιόπιστος κατασκευαστής PCB όπως το LionCircuits
• Προγραμματιστής FTDI για μίνι
• PC/Laptop

Βήμα 2: Τι είναι το μαγνητόμετρο και πώς λειτουργεί;

Πριν βουτήξουμε στο κύκλωμα, ας καταλάβουμε λίγο για το μαγνητόμετρο και πώς λειτουργούν. Όπως υποδηλώνει το όνομα, ο όρος Magneto δεν αναφέρεται σε αυτόν τον τρελό μεταλλαγμένο στη θαύμα που μπορούσε να ελέγξει τα μέταλλα παίζοντας μόνο πιάνο στον αέρα. Ωχ! Αλλά μου αρέσει αυτός ο τύπος είναι κουλ.

Ένα μαγνητόμετρο είναι στην πραγματικότητα ένα κομμάτι εξοπλισμού που θα μπορούσε να αντιληφθεί τους μαγνητικούς πόλους της γης και να δείξει την κατεύθυνση σύμφωνα με αυτό. Όλοι γνωρίζουμε ότι η Γη είναι ένα τεράστιο κομμάτι ενός σφαιρικού μαγνήτη με τον Βόρειο και τον Νότιο Πόλο. Και υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο εξαιτίας αυτού. Ένα Μαγνητόμετρο ανιχνεύει αυτό το μαγνητικό πεδίο και με βάση την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου μπορεί να ανιχνεύσει την κατεύθυνση που αντιμετωπίζουμε.

Βήμα 3: Πώς λειτουργεί η μονάδα αισθητήρα HMC5883L;

Το HMC5883L που είναι αισθητήρας μαγνητόμετρου κάνει το ίδιο πράγμα. Έχει το IC HMC5883L που είναι από την Honeywell. Αυτό το IC έχει 3 μαγνητοανθεκτικά υλικά στο εσωτερικό των οποίων είναι διατεταγμένα στους άξονες x, y και z. Η ποσότητα ρεύματος που διέρχεται από αυτά τα υλικά είναι ευαίσθητη στο μαγνητικό πεδίο της γης. Μετρώντας λοιπόν την αλλαγή στο ρεύμα που διέρχεται από αυτά τα υλικά, μπορούμε να ανιχνεύσουμε την αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Μόλις η αλλαγή απορροφηθεί από μαγνητικό πεδίο, οι τιμές μπορούν στη συνέχεια να σταλούν σε οποιονδήποτε ενσωματωμένο ελεγκτή όπως μικροελεγκτή ή επεξεργαστή μέσω του πρωτοκόλλου I2C.

Βήμα 4: Διάγραμμα κυκλώματος

Το κύκλωμα για αυτήν την ψηφιακή πυξίδα με βάση το Arduino είναι αρκετά απλό, απλώς πρέπει να διασυνδέσουμε τον αισθητήρα HMC5883L με το Arduino και να συνδέσουμε 8 LED στις καρφίτσες GPIO του Arduino Pro mini. Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Η μονάδα αισθητήρα έχει 5 ακίδες από τις οποίες το DRDY (Data Ready) δεν χρησιμοποιείται στο έργο μας, καθώς λειτουργούμε τον αισθητήρα σε συνεχή λειτουργία. Το Vcc και ο πείρος γείωσης χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία της μονάδας με 5V από την πλακέτα Arduino. Οι SCL και SDA είναι οι γραμμές διαύλου επικοινωνίας I2C που συνδέονται με τις ακίδες A4 και A5 I2C του Arduino Pro mini αντίστοιχα. Δεδομένου ότι η ίδια η μονάδα έχει υψηλή αντίσταση έλξης στις γραμμές, δεν χρειάζεται να τις προσθέσετε εξωτερικά.

Για να υποδείξουμε την κατεύθυνση χρησιμοποιήσαμε 8 LED όλα τα οποία συνδέονται με τις ακίδες GPIO του Arduino μέσω μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος 470 Ohms. Το πλήρες κύκλωμα τροφοδοτείται από μπαταρία 9V μέσω της υποδοχής του βαρελιού. Αυτό το 9V παρέχεται απευθείας στον πείρο Vin του Arduino όπου ρυθμίζεται σε 5V χρησιμοποιώντας τον ενσωματωμένο ρυθμιστή στο Arduino. Αυτό το 5V χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να τροφοδοτήσει τον αισθητήρα και το Arduino επίσης.

Βήμα 5: Παράμετρος για το σχεδιασμό PCB

1. Το πάχος του πλάτους ίχνους είναι τουλάχιστον 8 mil.

2. Το χάσμα μεταξύ επιπέδου χαλκού και ίχνους χαλκού είναι τουλάχιστον 8 εκατ.

3. Το κενό μεταξύ ενός ίχνους προς ανίχνευση είναι τουλάχιστον 8 εκατομμύρια.

4. Το ελάχιστο μέγεθος τρυπανιού είναι 0,4 mm.

5. Όλα τα κομμάτια που έχουν τρέχουσα διαδρομή χρειάζονται παχύτερα ίχνη.

Βήμα 6: Κατασκευή

Μπορείτε να σχεδιάσετε το PCB Schematic με οποιοδήποτε λογισμικό, όπως σας βολεύει.

Εδώ, έχω συνημμένο το δικό μου σχέδιο και το αρχείο Gerber. Αφού δημιουργήσετε το αρχείο Gerber, μπορείτε να το στείλετε σε οποιονδήποτε κατασκευαστή PCB.

Προσωπική γνώμη: Ανεβάστε το στα LIONCIRCUITS και μπορείτε να κάνετε μια ηλεκτρονική παραγγελία. Είναι πολύ εύκολο να ανεβάσετε και να παραγγείλετε στην αυτοματοποιημένη πλατφόρμα τους.