Kalibrasi Magnetometer Besi Keras dan Lembut yang Mudah: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Sekiranya hobi anda adalah RC, drone, robotik, elektronik, augment reality atau sejenisnya, cepat atau lambat anda akan menghadapi tugas penentukuran magnetometer. Mana-mana modul magnetometer mesti dikalibrasi, kerana pengukuran medan magnet mengalami beberapa penyelewengan. Terdapat dua jenis penyimpangan ini: herotan besi keras dan penyimpangan besi lembut. Teori mengenai penyelewengan ini anda dapati di sini. Untuk mendapatkan ukuran yang tepat, anda harus menentukur magnetometer untuk distorsi besi keras dan lembut. Petunjuk ini menerangkan cara mudah bagaimana melakukannya.

Langkah 1: Barang yang Anda Perlu

Perkakasan:

• Modul magnetometer HMC5883L
• Papan Arduino Mega 2560

* Tetapi anda boleh menggunakan instruksional ini dengan mudah untuk modul magnetometer atau papan arduino lain.

Perisian:

• Magister
• MagViewer

Firmware:

Lakaran Arduino

* Sketsa ini ditulis untuk modul HMC5883L, tetapi anda boleh menggunakannya dengan mudah untuk modul anda.

Lain-lain:

• Kotak kertas
• Papan roti
• Wayar

Langkah 2: Membuat Kotak Penentukuran

Untuk proses penentukuran, anda harus membuat kotak penentukuran khas (gambar 2.1). Untuk membuat ini, saya menggunakan kotak kertas, tetapi anda boleh menggunakan plastik, bar kayu atau yang lain juga. Anda harus bergabung dengan modul magnetometer dengan kotak (contohnya dengan gam) seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Pada muka kotak, anda harus melukis sistem koordinat mengikut sistem koordinat modul magnetometer.

Langkah 3: Sambungan Elektrik

Sambungkan modul magnetometer dan papan arduino seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3.1. Perhatikan bahawa voltan bekalan modul magnetometer boleh menjadi 3, 3 V (seperti dalam saya dengan versi HMC5883L GY-273).

Langkah 4: Memasang Perisian dan Firmware

Muat turun perisian dan firmware di sini. Arkib ini mengandungi fail:

• MagMaster.exe - program penentukuran magnetometer
• MagViewer.exe - program visualisasi pengukuran magnetometer
• Arduino_Code - lakaran arduino untuk proses penentukuran
• Arduino_Test_Results - lakaran arduino untuk menguji hasil penentukuran
• Arduino_Radius_Stabilisation - lakaran arduino untuk menguji hasil penentukuran dengan algoritma penstabilan radius sfera
• Fail MagMaster dan MagViewer Files - fail sistem untuk MagMaster.exe dan MagViewer.exe

Salin semua fail ini ke folder mana pun. Muat naik lakaran "Arduino_Code" ke papan arduino. Sketsa arduino ini memerlukan perpustakaan HMC5883L, salin folder "HMC5883L" (diletakkan dalam folder "Arduino_Code") ke folder "C: / Program Files / Arduino / library" sebelum memuat naik sketsa.

Langkah 5: Penentukuran

Pengenalan

Penentukuran magnetometer adalah proses mendapatkan matriks transformasi dan bias.

Untuk mendapatkan pengukuran medan magnet yang dikalibrasi, anda harus menggunakan matriks dan bias transformasi ini dalam program anda. Dalam algoritma anda, anda harus menggunakan bias pada vektor data magnetometer yang tidak dikalibrasi (koordinat X, Y, Z) dan kemudian mengalikan matriks transformasi dengan vektor yang dihasilkan ini (gambar 5.4). Algoritma C pengiraan ini dapat anda temukan dalam lakaran "Arduino_Test_Results" dan "Arduino_Radius_Stabilization".

Proses penentukuran

Jalankan MagMaster.exe dan pilih port bersiri papan arduino. Rentetan hijau pada tetingkap program menunjukkan koordinat vektor magnetometer (gambar 5.1).

Letakkan modul magnetometer (kotak kalibrasi dengan modul magnetometer terpasang) seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.2.1 dan klik butang "Titik 0" pada kotak kumpulan "Axis X +". Perhatikan bahawa kotak penentukuran tidak bergerak secara relatif kepada satah mendatar tetap. Kemudian letakkan magnetometer seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.2.2 dan klik butang "Titik 180" pada kotak kumpulan "Axis X +" dan seterusnya. Anda harus lakukan dengan cara berikut (lihat gambar 5.3 juga):

• Gambar 5.2.1: "Titik 0", "Paksi X +"
• Gambar 5.2.2: "Titik 180", "Paksi X +"
• Gambar 5.2.3: "Titik 0", "Paksi X-"
• Gambar 5.2.4: "Titik 180", "Paksi X-"
• Gambar 5.2.5: "Titik 0", "Paksi Y +"
• Gambar 5.2.6: "Titik 180", "Paksi Y +"
• Gambar 5.2.7: "Titik 0", "Paksi Y-"
• Gambar 5.2.8: "Titik 180", "Paksi Y-"
• Gambar 5.2.9: "Titik 0", "Paksi Z +"
• Gambar 5.2.10: "Titik 180", "Paksi Z +"
• Gambar 5.2.11: "Titik 0", "Paksi Z-"
• Gambar 5.2.12: "Titik 180", "Paksi Z-"

Anda mesti mengisi jadual. Selepas itu klik "Kira Matriks Transformasi dan Bias" dan dapatkan matriks dan bias transformasi (gambar 5.3).

Matriks transformasi dan berat sebelah dapat! Penentukuran selesai!

Langkah 6: Ujian dan Visualisasi

Visualisasi pengukuran yang tidak dikalibrasi

Muat naik lakaran "Arduino_Code" ke papan arduino. Jalankan MagViewer.exe, pilih port bersiri papan arduino (kadar boud port seraial harus 9600 bps) dan klik "Run MagViewer". Sekarang anda dapat melihat koordinat vektor data magnetometer dalam ruang 3D secara real-time (gambar 6.1, video 6.1, 6.2). Pengukuran ini tidak dikalibrasi.

Visualisasi pengukuran yang dikalibrasi

Edit lakaran "Arduino_Radius_Stabilization", ganti data matriks dan bias transformasi lalai dengan yang anda peroleh semasa data penentukuran (matriks dan bias transformasi anda). Muat naik lakaran "Arduino_Radius_Stabilization" ke papan arduino. Jalankan MagViewer.exe, pilih port bersiri (kadar boud adalah 9600 bps), klik "Jalankan MagViewer". Kini anda dapat melihat pengukuran yang dikalibrasi dalam ruang 3D secara real-time (gambar 6.2, video 6.3, 6.4).

Dengan menggunakan lakaran ini, anda dapat menulis algoritma dengan mudah untuk projek magnetometer anda dengan pengukuran yang dikalibrasi!