Triple Axis Compass

ID: 63
Kategorie: Module

Menge: 0
Position:

6PIN HMC5883L Triple Axis Compass
Magnetometer Sensor Module For arduino

hmc5883l

cj-m49

vcc/gnd/scl/sda/drdy/3v3

L883

2108

3-osiowy magnetometr HMC5883L

HMC5883L jest cyfrowym, 3-osiowym magnetometrem pozwalajÄ…cym na pomiar szerokiego zakresu wielkoÅ›ci pola magnetycznego Ziemi wynoszÄ…cego ±8 gausa. Jego rozdzielczoÅ›Ä‡ 12 bitów umoÅ¼liwia pomiar z dokÅ‚adnoÅ›ciÄ… do 2 miligausów przy poborze prÄ…du zaledwie 100µA. HMC5883L komunikuje siÄ™ z mikrokontrolerem za pomocÄ… szyny I2C z maksymalnÄ… czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… pomiarów wynoszÄ…cÄ… 75 Hz w trybie ciÄ…gÅ‚ym.

Zakres pomiarowy	RozdzielczoÅ›Ä‡	Wzmocnienie
± 0.88 Ga	0.73 mG	1370
± 1.3 Ga	0.92 mG	1090
± 1.9 Ga	1.22 mG	820
± 2.5 Ga	1.52 mG	660
± 4 Ga	2.27 mG	440
± 4.7 Ga	2.56 mG	390
± 5.6 Ga	3.03 mG	330
± 8.1 Ga	4.35 mG	230

HMC5883L pozwala na osiÄ…gniÄ™cie czÄ™stotliwoÅ›ci pomiarów nawet do 160 Hz, jeÅ›li skorzystamy z trybu pojedyÅ„czego pomiaru oraz monitorowania przerwania DRDY. CiekawÄ… moÅ¼liwoÅ›ciÄ… jakÄ… daje ten ukÅ‚ad, to wybór iloÅ›ci próbek (1, 2, 4 lub 8), które podlegajÄ… uÅ›rednieniu koÅ„cowego wyniku.

NapiÄ™cie zasilania mieÅ›ci siÄ™ w zakresie od 2.0 do 3.6V, dlatego ukÅ‚ad równieÅ¼ nie toleruje zasilania wyÅ¼szego (5V) - naleÅ¼y zwróciÄ‡ szczególnÄ… uwagÄ™ na to, czy nasz moduÅ‚ posiada moÅ¼liwoÅ›Ä‡ zasilania takim napiÄ™ciem. UkÅ‚ad jest zamkniÄ™ty w obudowie LCC o wymiarach 3mm x 3mm i wysokoÅ›ci 0.91mm .

PeÅ‚na dokumentacja techniczna: http://www.jarzebski.pl/datasheets/HMC5883L.pdf

PodÅ‚Ä…czenie HMC5883L do Arduino

W przypadku moduÅ‚ IMU GY-80, moÅ¼emy skorzystaÄ‡ z 5V zasilania. Pin oznaczony SCL (adapter) podÅ‚Ä…czamy do pinu A5 (Arduino), natomiast pin SDA (adapter) do pinu A4 (Arduino).

Do obsÅ‚ugi moduÅ‚ów z ukÅ‚adami HMC5883L skorzystamy z przygotowanej na tÄ… okazjÄ™ biblioteki dla Arduino, którÄ… moÅ¼na pobraÄ‡ z repozytorium Git: https://github.com/jarzebski/Arduino-HMC5883L

Prosty przykÅ‚ad

Pierwszym przykÅ‚adem bÄ™dzie odczyt surowych wartoÅ›ci oraz znormalizowanych (mg):

```
#include <Wire.h>
```
```
#include <HMC5883L.h>
```
```
 
```
```
HMC5883L compass;
```
```
 
```
```
void setup()
```
```
{
```
```
  Serial.begin(9600);
```
```
 
```
```
  // Inicjalizacja HMC5883L
```

  Serial.println("Initialize HMC5883L");

```
  while (!compass.begin())
```
```
  {
```

    Serial.println("Nie odnaleziono HMC5883L, sprawdz polaczenie!");

```
    delay(500);
```
```
  }
```
```
 
```
```
  // Ustawienie zakresu pomiarowego
```
```
  // +/- 0.88 Ga: HMC5883L_RANGE_0_88GA
```

  // +/- 1.30 Ga: HMC5883L_RANGE_1_3GA (domyslny)

```
  // +/- 1.90 Ga: HMC5883L_RANGE_1_9GA
```
```
  // +/- 2.50 Ga: HMC5883L_RANGE_2_5GA
```
```
  // +/- 4.00 Ga: HMC5883L_RANGE_4GA
```
```
  // +/- 4.70 Ga: HMC5883L_RANGE_4_7GA
```
```
  // +/- 5.60 Ga: HMC5883L_RANGE_5_6GA
```
```
  // +/- 8.10 Ga: HMC5883L_RANGE_8_1GA
```

  compass.setRange(HMC5883L_RANGE_1_3GA);

```
 
```
```
  // Ustawienie trybu pracy
```

  // Uspienie:              HMC5883L_IDLE

  // Pojedynczy pomiar:     HMC5883L_SINGLE

  // Ciagly pomiar: HMC5883L_CONTINOUS (domyslny)

  compass.setMeasurementMode(HMC5883L_CONTINOUS);

```
 
```
```
  // Ustawienie czestotliwosci pomiarow
```
```
  //  0.75Hz: HMC5883L_DATARATE_0_75HZ
```
```
  //  1.50Hz: HMC5883L_DATARATE_1_5HZ
```
```
  //  3.00Hz: HMC5883L_DATARATE_3HZ
```
```
  //  7.50Hz: HMC5883L_DATARATE_7_50HZ
```

  // 15.00Hz: HMC5883L_DATARATE_15HZ (domyslny)

```
  // 30.00Hz: HMC5883L_DATARATE_30HZ
```
```
  // 75.00Hz: HMC5883L_DATARATE_75HZ
```

  compass.setDataRate(HMC5883L_DATARATE_15HZ);

```
 
```
```
  // Liczba usrednionych probek
```

  // 1 probka:  HMC5883L_SAMPLES_1 (domyslny)

```
  // 2 probki: HMC5883L_SAMPLES_2
```
```
  // 4 probki: HMC5883L_SAMPLES_4
```
```
  // 8 probki: HMC5883L_SAMPLES_8
```

  compass.setSamples(HMC5883L_SAMPLES_1);

```
}
```
```
 
```
```
void loop()
```
```
{
```
```
  // Pobranie pomiarow surowych
```
```
  Vector raw = compass.readRaw();
```
```
 
```
```
  // Pobranie pomiarow znormalizowanych
```

  Vector norm = compass.readNormalize();

```
 
```
```
  // Wyswielnie wynikow
```
```
  Serial.print(" Xraw = ");
```
```
  Serial.print(raw.XAxis);
```
```
  Serial.print(" Yraw = ");
```
```
  Serial.print(raw.YAxis);
```
```
  Serial.print(" Zraw = ");
```
```
  Serial.print(raw.ZAxis);
```
```
  Serial.print(" Xnorm = ");
```
```
  Serial.print(norm.XAxis);
```
```
  Serial.print(" Ynorm = ");
```
```
  Serial.print(norm.YAxis);
```
```
  Serial.print(" ZNorm = ");
```
```
  Serial.print(norm.ZAxis);
```
```
  Serial.println();  
```
```
 
```
```
  delay(100);
```
```
}
```

Wynik dziaÅ‚ania

HMC5883L jako kompas cyfrowy

ZnajomoÅ›Ä‡ wartoÅ›ci pola magnetycznego Ziemi (wektor X i wektor Y) pozwala na okreÅ›lenie bieÅ¼Ä…cego kierunku poÅ‚udnika magnetycznego, a tym samym uzyskanie cyfrowego kompasu. Kierunek poÅ‚udnika magnetycznego moÅ¼na obliczyÄ‡ z prostej zaleÅ¼noÅ›ci:

kierunek_pomiaru (rad) = atan( wektor_y, wektor_x );

Aby poprawnie wyznaczyÄ‡ kierunek, konieczne jest równieÅ¼ uwzglÄ™dnienie czynnika bÅ‚Ä™du - deklinacji magnetycznej. Deklinacja magnetyczna spowodowana jest zarówno poÅ‚oÅ¼eniem bieguna magnetycznego Ziemi w innym miejscu niÅ¼ biegun geograficzny oraz zróÅ¼nicowanymi warunkami magnetycznymi w miejscu pomiaru (np. poprzez wystÄ™powaniem duÅ¼ej iloÅ›ci rud Å¼elaza). Warto zauwaÅ¼yÄ‡, Å¼e deklinacja magnetyczna jest parametrem zmiennym w czasie, bowiem biegun magnetyczny Ziemi stale siÄ™ przemieszcza. WartoÅ›Ä‡ aktualnej deklinacji magnetycznej znajdziemy na specjalnych mapach magnetycznych, a takÅ¼e na mapach nawigacyjnych.

Na szczÄ™Å›cie Å¼yjemy w czasach Internetu i odpowiedniÄ… mapÄ™ znajdziemy pod adresem: http://magnetic-declination.com/

Deklinacja magnetyczna dla Bytomia

Jak widzimy, deklinacja magnetyczna dla mojej lokalizacji wynosi plus 4 stopnie i 26 minut (wschód). WartoÅ›Ä‡ tÄ… musimy przeliczyÄ‡ na radiany:

kÄ…t_deklinacji = (stopnie + (minuty / 60.0)) / (180 / Pi);
kÄ…t_deklinacji = (4.0 + (26.0 / 60.0)) / (180 / Pi);

ObliczonÄ… wartoÅ›Ä‡ kÄ…ta deklinacji dodajemy (wynik POSITIVE) lub odejmujemy (wynik NEGATIVE) od wartoÅ›ci zmierzonej z magnetometru:

kierunek = kierunek_pomiaru ± kÄ…t_deklinacji

JeÅ›li nie znamy kÄ…ta deklinacji, moÅ¼emy przyjÄ…Ä‡ wartoÅ›Ä‡ zero. W nastÄ™pnej kolejnoÅ›ci musimy zadbaÄ‡ o to, aby otrzymany wynik kierunku bieguna magnetycznego mieÅ›ciÅ‚ siÄ™ w zakresie 0π - 2π (chyba, Å¼e chcemy mieÄ‡ kompas, który pokazuje na przykÅ‚ad 370° zamiast 10°).

jeÅ›li kierunek < 0 to dodajemy do niego 2π
jeÅ›li kierunek > 2π to odejmujemy od niego 2π

Teraz moÅ¼emy zamieniÄ‡ juÅ¼ radiany na stopnie:

kierunek (deg) = kierunek (rad) * (180 / π)

Istotnym problemem (brzydkÄ… cechÄ…) magnetometru HMC5883L jest nierównomierny pomiar pola magnetycznego w zakresie od 1° ÷ 180° oraz od 180° ÷ 360°. Dla pierwszego przedziaÅ‚u nasz magnetometr bÄ™dzie generowaÅ‚ przekÅ‚amane wyniki od 1° ÷ 240°, natomiast dla drugiego od 240° ÷ 360°. MoÅ¼na w Å‚atwy sposób to skorygowaÄ‡ funkcjÄ… map() (patrz poniÅ¼szy przykÅ‚ad programu). Do peÅ‚ni szczÄ™Å›cia moÅ¼emy jeszcze wygÅ‚adziÄ‡ wskazania naszego kompasu, ustawiajaÄ‡ jego reakcjÄ™ na zmianÄ™ o 3°.

Nasz program przedstawia siÄ™ wiÄ™c nastÄ™pujÄ…co:

```
#include <Wire.h>
```
```
#include <HMC5883L.h>
```
```
 
```
```
HMC5883L compass;
```
```
 
```
```
int previousDegree;
```
```
 
```
```
void setup()
```
```
{
```
```
  Serial.begin(9600);
```
```
 
```
```
  // Inicjalizacja HMC5883L
```

  Serial.println("Initialize HMC5883L");

```
  while (!compass.begin())
```
```
  {
```

    Serial.println("Nie odnaleziono HMC5883L, sprawdz polaczenie!");

```
    delay(500);
```
```
  }
```
```
 
```
```
  // Ustawienie zakresu pomiarowego
```

  compass.setRange(HMC5883L_RANGE_1_3GA);

```
 
```
```
  // Ustawienie trybu pracy
```

  compass.setMeasurementMode(HMC5883L_CONTINOUS);

```
 
```
```
  // Ustawienie czestotliwosci pomiarow
```

  compass.setDataRate(HMC5883L_DATARATE_15HZ);

```
 
```
```
  // Liczba usrednionych probek
```

  compass.setSamples(HMC5883L_SAMPLES_4);

```
}
```
```
 
```
```
void loop()
```
```
{
```

  // Pobranie wektorów znormalizowanych

  Vector norm = compass.readNormalize();

```
 
```
```
  // Obliczenie kierunku (rad)
```

  float heading = atan2(norm.YAxis, norm.XAxis);

```
 
```

  // Ustawienie kata deklinacji dla Bytomia 4'26E (positive)

  // Formula: (deg + (min / 60.0)) / (180 / M_PI);

  float declinationAngle = (4.0 + (26.0 / 60.0)) / (180 / M_PI);

```
  heading += declinationAngle;
```
```
 
```
```
  // Korekta katow
```
```
  if (heading < 0)
```
```
  {
```
```
    heading += 2 * PI;
```
```
  }
```
```
 
```
```
  if (heading > 2 * PI)
```
```
  {
```
```
    heading -= 2 * PI;
```
```
  }
```
```
 
```
```
  // Zamiana radianow na stopnie
```

  float headingDegrees = heading * 180/M_PI;

```
 
```
```
  // Output
```
```
  Serial.print(" Heading = ");
```
```
  Serial.print(heading);
```
```
  Serial.print(" Degress = ");
```
```
  Serial.print(headingDegrees);
```
```
  Serial.println();
```
```
 
```
```
  delay(100);
```
```
 
```
```
  delay(100);
```
```
}
```

Wynik dziaÅ‚ania:

Program do processingu znajdziecie w archwium biblioteki.

Uwaga na koniec

Niestety kompas jest wraÅ¼liwy na wszelkie przechylenia, faÅ‚szujÄ…c kalkulacjÄ™ kierunku poÅ‚udnika magnetycznego. Musi siÄ™ wiÄ™c znajdowaÄ‡ na pÅ‚askiej powierzchni, aby wyniki byÅ‚y poprawne. NiepoÅ¼Ä…dany efekt wpÅ‚ywu przechyleÅ„ moÅ¼na na szczÄ™Å›cie wyeliminowaÄ‡ za pomocÄ… akcelerometru (na przykÅ‚ad ADXL345 lub MPU6050). Jak tego dokonaÄ‡? Dowiesz siÄ™ z tego artykuÅ‚u - Komepnsacja przechyleÅ„ kompasów cyfrowych.

Demo

MateriaÅ‚y dodatkowe

Biblioteka HMC5883L: https://github.com/jarzebski/Arduino-HMC5883L
Dokumentacja techniczna: http://www.jarzebski.pl/datasheets/HMC5883L.pdf

Geändert am: 2020-05-24 22:16:57