ردیابی تغییرات شتاب با رزبری پای و MMA7455 با استفاده از پایتون: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

من سفر نکردم ، در حال آزمایش گرانش بودم. هنوز کار می کند…

نمایشی از شاتل فضایی شتاب دهنده روشن کرد که یک ساعت در بالاترین نقطه شاتل به دلیل انبساط زمان گرانشی سریعتر از ساعت در پایه انتخاب می کند. برخی ادعا می کردند که شتاب در شاتل برای هر دو ساعت یکسان است ، بنابراین آنها باید با سرعت یکسان تیک بزنند. کمی به آن فکر کنید.

افکار ، انگیزه ها و حتی راهنمایی ها می توانند از هر جایی سرچشمه بگیرند-با این حال وقتی توجه شما به نوآوری است ، سهم افرادی است که بر آن نقطه تمرکز می کنند. Raspberry Pi ، مینی کامپیوتر کوچک لینوکس ، تعهدات منحصر به فردی و مشاوره اصلی در زمینه تنظیم ، برنامه نویسی و کارهای الکترونیکی ارائه می دهد. با نزدیک شدن به رزبری پای و سازندگان آموزش دستگاه ها ، از فرصت برنامه نویسی و ترفند زدن و ایجاد چیزهای شگفت انگیز با علم کامپیوتر و الکترونیک جلوگیری می کنیم. اواخر ما این لذت را داشتیم که در یک کار با استفاده از شتاب سنج عکس می گرفتیم و ایده هایی که می توانید با این ابزار انجام دهید واقعاً جالب است. بنابراین در این کار ، ما MMA7455 ، یک سنسور شتاب سنج دیجیتال 3 محوره را برای اندازه گیری شتاب در سه بعد X ، Y و Z با رزبری پای با پایتون در نظر می گیریم. بیایید ببینیم آیا نتیجه می دهد یا خیر.

مرحله 1: سخت افزاری که ما نیاز داریم

ما می دانیم که تلاش کردن و انجام دادن بدون آگاهی از قطعاتی که باید از کجا تهیه کرد و هزینه همه چیز از قبل چقدر مشکل ساز است. بنابراین ما تمام این کارها را برای شما انجام داده ایم. هنگامی که قطعات را به صورت چهارگوش درآورده اید ، انجام این کار فوری خواهد بود. پس از رفتن با ، لیست کاملی از قطعات را دریافت کنید.

1. تمشک پای

اولین مرحله تهیه برد رزبری پای بود. Raspberry Pi یک رایانه شخصی مبتنی بر لینوکس است. این رایانه شخصی کوچک در ثبت قدرت ، به عنوان بخشی از تمرینات الکترونیکی و عملیات رایانه مانند صفحات گسترده ، پردازش کلمات ، گشت و گذار در وب و ایمیل و بازی ها استفاده می شود. می توانید آن را در هر فروشگاه لوازم الکترونیکی یا سرگرمی خریداری کنید.

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 Raspberry Pi با هر دستگاه I2C استفاده کنید. در فروشگاه DCUBE موجود است

3. شتاب سنج 3 محوره ، MMA7455

شتاب سنج دیجیتال 3 محوره MMA7455 که توسط Freescale Semiconductor Inc تولید می شود ، دارای قدرت کم و یک مقیاس کوچک تر است که برای اندازه گیری شتاب در امتداد محور X ، Y و Z مناسب 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 درهم تنیده شده ، با این حال ، سخت ترین در مورد نیاز به قدرت ، رزبری پای است! بیشترین دستورالعمل و کمترین روش برای مدیریت استراتژی استفاده از کابل Micro USB است. یک راه پیشرفته تر و تخصصی تر این است که به طور خاص از طریق پورت های GPIO یا USB قدرت را تامین کنید.

6. پشتیبانی از شبکه

رزبری پای خود را با کابل اترنت (LAN) مرتبط کنید و آن را به شبکه خانگی خود وصل کنید. از سوی دیگر ، اتصال WiFi را اسکن کرده و از یکی از پورت های USB برای دسترسی به شبکه از راه دور استفاده کنید. این یک تصمیم تند ، اساسی ، کوچک و ساده است!

7. کابل HDMI/دسترسی از راه دور

رزبری پای دارای یک پورت HDMI است که می توانید به طور خاص با کابل HDMI به صفحه یا تلویزیون متصل کنید. انتخابی ، می توانید از SSH برای تأمین Raspberry Pi خود از رایانه لینوکس یا Mac از پایانه استفاده کنید. به همین ترتیب ، PuTTY ، شبیه ساز پایانه رایگان و منبع باز ، یک فکر هوشمندانه به نظر می رسد.

مرحله 2: اتصال سخت افزار

مدار را همانطور که در شماتیک نشان داده شده انجام دهید. در شماتیک ، اتصالات اجزای مختلف الکترونیکی ، سیمهای اتصال ، کابلهای برق و سنسور I2C را مشاهده خواهید کرد.

Raspberry Pi و I2C Shield Connection

به عنوان اولین اهمیت رزبری پای را بردارید و I2C Shield را روی آن قرار دهید. Shield را به خوبی روی پایه های GPIO Pi فشار دهید و ما با این پیشرفت به آسانی پای به پایان می رسانیم (عکس فوری را ببینید).

رزبری پای و اتصال سنسور

سنسور را بردارید و کابل I2C را با آن رابط دهید. برای عملکرد مناسب این کابل ، لطفاً خروجی I2C را با ورودی I2C بررسی کنید. همین کار را باید برای رزبری پای با سپر I2C روی پین های GPIO نصب کرد.

ما استفاده از کابل I2C را توصیه می کنیم زیرا الزامات مربوط به کالبد شکافی ، ایمن سازی و ایجاد مزاحمت را حتی با فروتن ترین به هم ریختگی نفی می کند. با استفاده از این ارتباط مهم و کابل بازی ، می توانید وسایل موجود را جایگزین کنید ، یا ابزارهای بیشتری را به برنامه مناسب اضافه کنید. این وزن کار را تا حد بسیار زیادی پشتیبانی می کند.

توجه: سیم قهوه ای باید به طور قابل اعتماد بعد از اتصال زمین (GND) بین خروجی یک دستگاه و ورودی یک دستگاه دیگر متصل شود

دسترسی به اینترنت کلید است

برای اینکه تلاش ما پیروز شود ، ما برای رزبری پای خود به اینترنت نیاز داریم. برای این کار ، شما جایگزین هایی مانند اتصال به شبکه اترنت (LAN) با شبکه خانگی دارید. همچنین ، به عنوان یک جایگزین ، یک دوره رضایت بخش استفاده از اتصال USB WiFi است. به طور کلی نشان دهنده این ، شما نیاز به یک راننده برای کار آن را. بنابراین در خط ترسیم به طرف لینوکس 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 به مانیتور/تلویزیون دیگری متصل کنیم. گاهی اوقات ، شما نیاز به رسپبری پای دارید بدون اینکه با صفحه نمایش ارتباط برقرار کنید یا ممکن است لازم باشد اطلاعات آن را از جاهای دیگر مشاهده کنید. احتمالاً ، روشهای خلاقانه و هوشمندانه ای برای پرداختن به انجام همه موارد مد نظر وجود دارد. یکی از آنها استفاده می کند - SSH (ورود به خط فرمان از راه دور). برای این کار می توانید از نرم افزار PuTTY نیز استفاده کنید.

مرحله 3: برنامه نویسی پایتون برای رزبری پای

شما می توانید کد پایتون را برای Raspberry Pi و MMA7455 Sensor در GithubRepository ما مشاهده کنید.

قبل از ادامه به کد ، اطمینان حاصل کنید که استانداردهای ارائه شده در کرونیکل Readme را مطالعه کرده اید و رزبری پای خود را مطابق آن تنظیم کرده اید. انجام این کار با توجه به شرایط فعلی به سادگی انجام می شود.

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.

ادامه کد کد پایتون است و می توانید کد را به هر روشی که به آن تمایل دارید ، کلون کرده و تغییر دهید.

# توزیع شده با مجوز اراده آزاد # MMA7455L # این کد برای کار با ماژول MMA7455L_I2CS I2C Mini موجود از dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/mma7455l-3-axis-low-g-digital-output-accelerometer-i٪C2 ٪ B2c-mini-module/

smbus وارد کنید

زمان واردات

# اتوبوس I2C بگیرید

bus = smbus. SMBus (1)

آدرس # MMA7455L ، 0x1D (16)

# انتخاب حالت کنترل ثبت ، 0x16 (22) # 0x01 (01) حالت اندازه گیری ، +/- 8g bus.write_byte_data (0x1D ، 0x16، 0x01)

زمان خواب (0.5)

آدرس # MMA7455L ، 0x1D (16)

# خواندن داده ها از 0x00 (00) ، 6 بایت # X-Axis LSB ، X-Axis MSB ، Y-Axis LSB ، Y-Axis MSB ، Z-Axis LSB ، Z-Axis MSB data = bus.read_i2c_block_data (0x1D ، 0x00 ، 6)

# داده ها را به 10 بیت تبدیل کنید

xAccl = (داده [1] & 0x03) * 256 + داده [0] اگر xAccl> 511: xAccl -= 1024 yAccl = (داده [3] & 0x03) * 256 + داده [2] اگر yAccl> 511: yAccl - = 1024 zAccl = (داده [5] و 0x03) * 256 + داده [4] اگر zAccl> 511: zAccl -= 1024

# 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: کاربردی بودن 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. پس از چند دقیقه ، هر یک از پارامترها را نمایش می دهد. در پی اطمینان از اینکه همه چیز به راحتی کار می کند ، می توانید هر روز از این سرگردان استفاده کنید یا این سرگردانی را بخشی کوچکتر از یک کار بسیار برجسته کنید. هر آنچه که نیاز دارید ، در حال حاضر یک راه حل دیگر در گردهمایی خود دارید.

مرحله 5: برنامه ها و ویژگی ها

MMA7455 ، تولید شده توسط Freescale Semiconductor ، یک شتاب سنج دیجیتالی با قدرت کم 3 محور با کارایی بالا می تواند برای تغییرات داده های حسگر ، جهت گیری محصول و تشخیص حرکت استفاده شود. برای برنامه های کاربردی مانند تلفن همراه/PMP/PDA: تشخیص جهت (عمودی/افقی) ، ثبات تصویر ، پیمایش متن ، شماره گیری حرکت ، ضربه زدن روی بی صدا ، رایانه لپ تاپ: ضد سرقت ، بازی: تشخیص حرکت ، بیدار خودکار/مناسب است برای مصرف برق کم و دوربین دیجیتال ثابت: ثبات تصویر بخوابید.

مرحله 6: نتیجه گیری

اگر در فکر کشف جهان سنسورهای رزبری پای و I2C بوده اید ، می توانید با استفاده از اصول سخت افزاری ، کد نویسی ، تنظیم ، معتبر و غیره هنگامی که سعی می کنید خلاقیت بیشتری در کار خود داشته باشید ، خود را شوکه کنید. سرمایه گذاری کوچک ، هرگز به منابع خارجی آسیب نمی رساند. در این روش ، ممکن است چند دستورالعمل ساده وجود داشته باشد ، در حالی که برخی ممکن است شما را آزمایش کنند ، شما را جابجا کنند. در هر صورت ، شما می توانید با تغییر و ایجاد تشکیلات خود راهی بی عیب و نقص ایجاد کنید.

به عنوان مثال ، شما می توانید با فکر یک نمونه اولیه Gravimeter برای اندازه گیری میدان گرانشی محلی زمین با MMA7455 و Raspberry Pi با استفاده از پایتون ، شروع کنید. در پروژه فوق ، ما از محاسبات اساسی استفاده کرده ایم. اصل اساسی طراحی این است که تغییرات کسری بسیار کوچک را در گرانش زمین 1 گرم اندازه گیری کنیم. بنابراین می توانید از این سنسور به طرق مختلف که می توانید در نظر بگیرید استفاده کنید. این الگوریتم برای اندازه گیری میزان تغییر بردار گرانش عمودی در هر سه جهت عمود بر ایجاد یک تانسور گرادیان گرانشی است. با تمایز مقدار گرانش در دو نقطه جدا شده با فاصله عمودی کوچک ، l و تقسیم بر این فاصله ، می توان نتیجه گرفت. ما سعی خواهیم کرد تا دیرتر از این نمونه اولیه ، یک پیکربندی ، کد و مدل سازی برای تجزیه و تحلیل نویز و ارتعاش سازه انجام دهیم. ما معتقدیم همه شما آن را دوست دارید!

برای آرامش شما ، ما یک ویدیوی دلربا در YouTube داریم که ممکن است به بررسی شما کمک کند. به این تلاش برای تحقیقات بیشتر اعتماد کنید. اگر فرصت نمی زند ، دری بسازید.