کنترل حرکت با رزبری پای و LIS3DHTR ، شتاب سنج 3 محور ، با استفاده از پایتون: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

زیبایی ما را احاطه کرده است ، اما معمولاً برای شناختن آن باید در باغ قدم بزنیم. - مولانا

به عنوان گروه تحصیل کرده ای که به نظر می رسد ، ما اکثریت قریب به اتفاق انرژی خود را صرف کار قبل از رایانه های شخصی و تلفن های همراه می کنیم. بنابراین ، ما غالباً به رفاه خود اجازه می دهیم سالن ثانویه را انتخاب کند ، هرگز واقعاً فرصتی ایده آل برای رفتن به باشگاه بدنسازی یا کلاس تناسب اندام پیدا نکرده و به عنوان یک قاعده ، فست فود را در بین گزینه های بسیار مفیدتر انتخاب می کنیم. اخبار امیدوارکننده این است که آیا تنها چیزی که برای ثبت پرونده نیاز دارید یا نظارت بر پیشرفت خود ، می توانید از نوآوری امروز برای تولید برخی ابزارها برای کمک به خود استفاده کنید.

فناوری به سرعت در حال توسعه است. به طور مداوم ، ما از برخی نوآوری های جدید که جهان و شیوه یادگیری در آن را تغییر می دهد ، باخبر می شویم. وقتی به رایانه ، برنامه نویسی و روبات علاقه دارید یا فقط دوست دارید کار کنید ، یک نعمت فنی وجود دارد. Raspberry Pi ، رایانه کوچک و تک صفحه لینوکس ، به بهبود نحوه یادگیری با فناوری نوآورانه و همچنین کلید بهبود یادگیری آموزش در سراسر جهان اختصاص داده شده است. بنابراین اگر یک رزبری پای و یک شتاب سنج 3 محور در نزدیکی خود داشته باشیم ، چه کار می کنیم؟ چه خبر که این را پیدا کنیم! در این کار ، ما شتاب را در 3 محور عمود بر ، X ، Y و Z با استفاده از Raspberry Pi و LIS3DHTR ، شتاب سنج 3 محور بررسی می کنیم. بنابراین ما باید در این سفر شاهد ایجاد سیستمی برای بررسی شتاب سه بعدی یا G-Force باشیم.

مرحله 1: سخت افزار اساسی مورد نیاز ما

این مسائل برای ما کمتر بود زیرا ما مقدار زیادی از چیزها را در اختیار داریم تا از آنجا کار کنیم. در هر صورت ، ما می دانیم که جمع آوری قسمت مناسب در زمان بی عیب و نقص از نقطه مفید ، برای دیگران چقدر مشکل ساز است و از آن با کم توجهی به هر سکه دفاع می شود. بنابراین ما به شما کمک خواهیم کرد. برای دریافت لیست کامل قطعات ، موارد زیر را دنبال کنید.

1. تمشک پای

اولین مرحله تهیه برد رزبری پای بود. Raspberry Pi یک رایانه تک صفحه ای مبتنی بر لینوکس است. این رایانه کوچک دارای قدرت محاسباتی است که به عنوان بخشی از فعالیتهای ابزارها و عملیات ساده مانند صفحات گسترده ، آماده سازی کلمات ، اسکن وب و ایمیل و بازی ها استفاده می شود.

2. I2C Shield برای رزبری پای

نگرانی اصلی Raspberry Pi واقعاً وجود ندارد ، درگاه I²C است. بنابراین ، اتصال TOUTPI2 I²C به شما این حس را می دهد که از Rasp Pi با هر دستگاه I²C استفاده کنید. در فروشگاه DCUBE موجود است

3. شتاب سنج 3 محوره ، LIS3DHTR

LIS3DH یک شتاب سنج خطی فوق العاده کم قدرت و سه محور متعلق به خانواده "نانو" است که دارای خروجی استاندارد رابط سریال دیجیتال I2C/SPI است. ما این سنسور را از فروشگاه DCUBE تهیه کردیم

4. اتصال کابل

ما کابل اتصال I2C را از فروشگاه DCUBE خریداری کردیم

5. کابل میکرو USB

کوچکترین سردرگم و در عین حال شدیدترین میزان نیاز به رزبری پای است! ساده ترین راه برای مقابله با استفاده از کابل Micro USB است.

6. دسترسی به وب یک نیاز است

بچه های اینترنت هرگز نمی خوابند

رزبری پای خود را با کابل اترنت (LAN) مرتبط کنید و آن را به روتر شبکه خود وصل کنید. انتخابی ، یک کانکتور WiFi را جستجو کنید و از یکی از پورت های USB برای دسترسی به سیستم از راه دور استفاده کنید. این یک تصمیم دقیق است ، ساده ، کوچک و بی ارزش!

7. کابل HDMI/دسترسی از راه دور

رزبری پای دارای پورت HDMI است که می توانید به طور خاص با کابل HDMI به صفحه یا تلویزیون متصل کنید. انتخابی ، می توانید از SSH برای ارتباط با Raspberry Pi خود از رایانه لینوکسی یا مکینتاش از ترمینال استفاده کنید. به همین ترتیب ، PuTTY ، شبیه ساز پایانه رایگان و منبع باز ، جایگزین مناسبی به نظر می رسد.

مرحله 2: اتصال سخت افزار

مدار را مطابق با شماتیک ظاهر کنید. یک نمودار رسم کنید و طرح را دقیقاً دنبال کنید. تخیل مهمتر از دانش است.

اتصال Raspberry Pi و I2C Shield

بیش از هر چیز ، Raspberry Pi را بردارید و I2C Shield را روی آن ببینید. Shield را با ظرافت روی پایه های GPIO Pi فشار دهید و ما این پیشرفت را به سادگی پای انجام می دهیم (عکس فوری را ببینید).

اتصال سنسور و رزبری پای

سنسور را بردارید و کابل I2C را با آن رابط دهید. برای عملکرد مناسب این کابل ، لطفاً خروجی I2C را همیشه با ورودی I2C به یاد بیاورید. برای رزبری پای با سپر I2C که روی آن پین های GPIO نصب شده است ، باید همین کار را انجام دهید.

ما استفاده از کابل I2C را تأیید می کنیم زیرا ضرورت بررسی سنجاق ها ، چسبندگی و ناراحتی را که حتی در کوچکترین پیچ خوردگی ایجاد شده است نفی می کند. با استفاده از این کابل پیوست اساسی و بازی ، می توانید اسبابک ها را ارائه دهید ، جایگزین کنید یا اسبابک های بیشتری را به طور م toثر به یک برنامه اضافه کنید. این کار وزن کار را تا حد قابل توجهی تسهیل می کند.

توجه: سیم قهوه ای باید بطور قابل ملاحظه ای اتصال Ground (خروجی یک دستگاه و ورودی دستگاه دیگر) را دنبال کند

شبکه وب کلیدی است

برای اینکه تلاش ما برنده شود ، ما به یک انجمن اینترنتی برای رزبری پای خود نیاز داریم. برای این کار ، شما گزینه هایی مانند اتصال کابل اترنت (LAN) به شبکه خانگی را دارید. علاوه بر این ، به هر حال ، به هر حال ، یک دوره مناسب استفاده از اتصال USB WiFi است. به عنوان یک قاعده در این مورد ، شما نیاز به یک راننده دارید تا بتواند کار کند. بنابراین به سمت یکی با لینوکس در توضیحات متمایل شوید.

منبع تغذیه

کابل Micro USB را به پریز برق رزبری پای وصل کنید. پانچ کنید و ما آماده ایم.

اتصال به صفحه نمایش

ما می توانیم کابل HDMI را با صفحه دیگری مرتبط کنیم. در برخی موارد ، باید به Raspberry Pi بدون اتصال به صفحه دسترسی داشته باشید یا ممکن است لازم باشد برخی از داده ها را از جایی دیگر مشاهده کنید. به طور قابل ملاحظه ای می توان رویکردهای نوآورانه و باهوش مالی را برای انجام چنین کاری ارائه داد. یکی از آنها استفاده از -SSH (ورود به خط فرمان از راه دور) است. همچنین می توانید از نرم افزار PUTTY برای آن استفاده کنید. اینها برای کاربران پیشرفته است. بنابراین جزئیات در اینجا گنجانده نشده است.

مرحله 3: برنامه نویسی پایتون برای رزبری پای

کد پایتون برای سنسور رزبری پای و LIS3DHTR در GithubRepository ما قابل دسترسی است.

قبل از اقدام به کد ، مطمئن شوید که قوانین مندرج در بایگانی Readme را مطالعه کرده اید و رزبری پای خود را مطابق آن تنظیم کرده اید. فقط یک لحظه برای انجام همه کارهایی که در نظر گرفته شده است ، مهلت می دهد.

شتاب سنج یک ابزار الکترومکانیکی است که نیروهای شتاب را اندازه گیری می کند. این قدرتها ممکن است ثابت باشند ، شبیه نیروی ثقل گرانش که به پای شما می آید ، یا می توانند تغییر کنند - با حرکت دادن یا ارتعاش شتاب سنج ایجاد می شوند.

همراه آن کد پایتون است و می توانید کد را به هر روشی که بخواهید به سمت آن کلون کرده و تنظیم کنید.

# توزیع شده با مجوز اراده آزاد # LIS3DHTR # این کد برای کار با ماژول LIS3DHTR_I2CS I2C Mini موجود از dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/lis3dhtr-3-axis-accelerometer-digital-output-motion-sensor-i٪C2 طراحی شده است ٪ B2c-mini-module/

smbus وارد کنید

زمان واردات

# اتوبوس I2C بگیرید

bus = smbus. SMBus (1)

آدرس # LIS3DHTR ، 0x18 (24)

# انتخاب کنترل ثبت 1 ، 0x20 (32) # 0x27 (39) حالت روشن ، انتخاب نرخ داده = 10 هرتز # X ، Y ، Z-Axis bus فعال. write_byte_data (0x18 ، 0x20، 0x27) # آدرس LIS3DHTR ، 0x18 (24) # ثبت کنترل انتخاب 4 ، 0x23 (35) # 0x00 (00) به روز رسانی مداوم ، انتخاب در مقیاس کامل = +/- 2G bus.write_byte_data (0x18 ، 0x23 ، 0x00)

زمان خواب (0.5)

آدرس # LIS3DHTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x28 (40) ، 2 بایت # X-Axis LSB ، X-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x28) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x29)

# تبدیل داده ها

xAccl = data1 * 256 + data0 اگر xAccl> 32767: xAccl -= 65536

آدرس # LIS3DHTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x2A (42) ، 2 بایت # Y-Axis LSB ، Y-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2A) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2B)

# تبدیل داده ها

yAccl = data1 * 256 + data0 اگر yAccl> 32767: yAccl -= 65536

آدرس # LIS3DHTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x2C (44) ، 2 بایت # Z-Axis LSB ، Z-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2C) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2D)

# تبدیل داده ها

zAccl = data1 * 256 + data0 اگر zAccl> 32767: zAccl -= 65536

# خروجی داده ها به صفحه

چاپ "شتاب در محور X:٪ d"٪ xAccl چاپ "شتاب در محور Y:٪ d"٪ yAccl چاپ "شتاب در محور Z:٪ d"٪ zAccl

مرحله 4: قابلیت کار کد

کد را از Github بارگیری (یا git pull) کنید و در Raspberry Pi باز کنید.

دستورات کامپایل و بارگذاری کد را در ترمینال اجرا کنید و عملکرد را در Screen مشاهده کنید. بعد از چند دقیقه ، هر یک از پارامترها را نشان می دهد. در نتیجه تضمین اینکه همه چیز بدون زحمت کار می کند ، می توانید این جسارت را به یک کار قابل توجه تر برسانید.

مرحله 5: برنامه ها و ویژگی ها

LIS3DHTR که توسط STMicroelectronics تولید می شود ، دارای مقیاس های کامل قابل انتخاب کاربر به میزان 2g ±/± 4g/± 8g/± 16g است و قادر به اندازه گیری شتاب با نرخ خروجی داده از 1Hz تا 5kHz است. LIS3DHTR برای عملکردهای فعال شده در حرکت و تشخیص سقوط آزاد مناسب است. این شتاب ثبات گرانش را در برنامه های تشخیص شیب کمی می کند و علاوه بر آن شتاب پویا به دلیل حرکت یا شوک پیش می آید. سایر برنامه ها شامل مواردی مانند Click/Double Click Recognition ، Smart Power Saving for Handheld Hands ، Pedometer ، جهت صفحه نمایش ، بازی ها و واقعیت مجازی دستگاه های ورودی ، تشخیص ضربه و ورود به سیستم و نظارت بر لرزش و جبران خسارت است.

مرحله 6: نتیجه گیری

اعتماد به این اقدام باعث آزمایش بیشتر می شود. این سنسور I2C فوق العاده سازگار ، متوسط و در دسترس است. از آنجا که این یک چارچوب دائمی بسیار عالی است ، راههای جالبی وجود دارد که می توانید این وظیفه را گسترش داده و حتی آن را افزایش دهید.

به عنوان مثال ، شما می توانید با استفاده از یک گام شمار با استفاده از LIS3DHTR و رزبری پای شروع کنید. در کار فوق ، ما از محاسبات اساسی استفاده کرده ایم. شتاب می تواند پارامتر مربوطه برای تجزیه و تحلیل حکم راه رفتن باشد. شما می توانید سه جزء حرکت را برای یک فرد که رو به جلو (رول ، X) ، سمت (گام ، Y) و عمودی (محور انحراف ، Z) است ، بررسی کنید. یک الگوی معمولی از هر 3 محور ثبت شده است. حداقل 1 محور دارای مقادیر شتاب دوره ای نسبتاً بزرگ است. بنابراین جهت پیک و الگوریتم ضروری است. با در نظر گرفتن پارامترهای گام (فیلتر دیجیتال ، تشخیص قله ، پنجره زمان و غیره) این الگوریتم ، می توانید مراحل را تشخیص داده و شمارش کنید ، همچنین فاصله ، سرعت و میزان کالری سوزانده شده را اندازه گیری کنید. بنابراین می توانید از این سنسور به طرق مختلف که می توانید در نظر بگیرید استفاده کنید. ما به همه شما اعتماد داریم آن را دوست دارید! ما سعی خواهیم کرد تا دیرتر از این گام شمار استفاده کنیم ، پیکربندی ، کد ، قسمتی که وسایل را برای جدا کردن راه رفتن و دویدن و کالری سوزانده شده محاسبه می کند.

برای آرامش شما ، ما یک فیلم جذاب در YouTube داریم که ممکن است به بررسی شما کمک کند. اعتماد به این سرمایه گذاری ، انگیزه اکتشاف بیشتر است. به بحث و گفتگو ادامه دهید! به یاد داشته باشید که به دنبال مراقبت باشید زیرا موارد بیشتری به طور مداوم در راه است.