Подключение акселерометра ADXL335 к Raspberry Pi Pico: схема и программа

В этой статье мы свяжем 3-осевой акселерометр ADXL335 с платой Raspberry Pi Pico с помощью кода на MicroPython. Raspberry Pi Pico — это доступный, универсальный и мощный микроконтроллер, а ADXL335 — это компактный и маломощный акселерометр. В сочетании эти два компонента могут использоваться для создания самых разных захватывающих проектов, таких как системы управления жестами, датчики наклона или даже простые игровые контроллеры.

В этом руководстве мы предоставим вам пошаговые инструкции по подключению к Raspberry Pi Pico акселерометра ADXL335. Мы также проведем вас через написание необходимого кода для чтения и интерпретации данных акселерометра. К концу этого руководства вы будете иметь четкое представление о Raspberry Pi Pico и акселерометре ADXL335, а также знания, необходимые для создания собственных проектов с использованием этих компонентов.

Ранее акселерометр ADXL335 мы использовали в следующих проектах на нашем сайте:

Необходимые компоненты

Плата Raspberry Pi Pico (купить на AliExpress).
Акселерометр ADXL335 (купить на AliExpress).
Макетная плата.
Соединительные провода.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

3-осевой акселерометр ADXL335

ADXL335 — это небольшой, тонкий, маломощный трехосевой акселерометр производства компании Analog Devices. Он предназначен для измерения ускорения с полным диапазоном ±3 g, где g — ускорение силы тяжести (приблизительно 9,81 м/с²). ADXL335 измеряет ускорение по трем ортогональным осям: X, Y и Z, что позволяет ему определять движение и ориентацию в трехмерном пространстве.

ADXL335 выводит аналоговые сигналы напряжения, пропорциональные ускорению, испытываемому датчиком. Эти аналоговые сигналы могут быть считаны микроконтроллером или другим устройством с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), таким как Arduino или Raspberry Pi Pico, для обработки и интерпретации данных.

Технические характеристики ADXL335

ADXL335 — это трехосевой акселерометр со следующими основными характеристиками:

Диапазон измерения: ±3 g (где g — ускорение свободного падения, приблизительно 9,81 м/с²).
Чувствительность: Обычно около 300 мВ/г (милливольт на г) при комнатной температуре, с небольшими колебаниями в зависимости от оси.
Выход: аналоговое напряжение, пропорциональное ускорению, один выход для каждой оси (X, Y и Z).
Напряжение питания: от 1,8 В до 3,6 В, типичное рабочее напряжение 3,3 В.
Потребляемая мощность: низкая, обычно около 350 мкА в режиме измерения.
Полоса пропускания: выбирается пользователем, до 1,6 кГц для осей X и Y и до 550 Гц для оси Z.
Плотность шума: приблизительно 350 мкг/√Гц (микро-g на квадратный корень герц).
Смещение при нулевой гравитации: 1,5 В (типичное) на выходе при отсутствии ускорения.
Дрейф смещения в условиях невесомости: до 25 мкВ/°C (микровольт на градус Цельсия) в диапазоне рабочих температур.
Диапазон рабочих температур: от -40°C до +85°C (от -40°F до +185°F).

Распиновка ADXL335

3-осевой акселерометр ADXL335 имеет 5 контактов.

VCC: контакт питания (от 2,8 В до 3,6 В).
X_OUT: аналоговый выход оси X.
Y_OUT: Аналоговый выход оси Y.
Z_OUT: Аналоговый выход оси Z.
GND: Заземляющий контакт.

Взаимодействие акселерометра ADXL335 с Raspberry Pi Pico

Для сопряжения акселерометра ADXL335 с платой Raspberry Pi Pico с помощью MicroPython вам необходимо подключить ADXL335 к аналоговым контактам Pico и считать значения ускорения с датчика. Схема подключения акселерометра ADXL335 к плате Raspberry Pi Pico представлена на следующем рисунке.

Сделайте следующие соединения:

Подключите контакт VCC ADXL335 к контакту 3,3 В Pico.
Подключите контакт GND ADXL335 к контакту GND Pico.
Подключите ADXL335 X-OUT к контакту GP26 Pico (ADC0).
Подключите контакт Y-OUT ADXL335 к контакту GP27 Pico (ADC1).
Подключите Z-OUT ADXL335 к контакту GP28 Pico (ADC2).

Для подключения можно использовать макетную плату и соединительные провода.

Код MicroPython для считывания значений ускорения

Ниже приведен пример кода MicroPython для считывания значений ускорения по осям x, y и z с помощью интерфейса ADXL335 и Raspberry by Pico.

import machine
import utime
 
# ADXL335 analog pins connected to Pico's ADC channels
X_PIN = 26
Y_PIN = 27
Z_PIN = 28
 
# Create ADC objects for each axis
adc_x = machine.ADC(machine.Pin(X_PIN))
adc_y = machine.ADC(machine.Pin(Y_PIN))
adc_z = machine.ADC(machine.Pin(Z_PIN))
 
def read_acceleration(adc):
    # Read the ADC value and convert it to voltage
    voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535
    # Convert the voltage to acceleration (assuming 3.3V supply)
    acceleration = (voltage - 1.65) / 0.330
    return acceleration
 
while True:
    # Read the acceleration values from the ADXL335
    x = read_acceleration(adc_x)
    y = read_acceleration(adc_y)
    z = read_acceleration(adc_z)
    
    # Print the acceleration values
    print("X: {:.2f}g, Y: {:.2f}g, Z: {:.2f}g".format(x, y, z))
    
    # Wait for a while before reading again
    utime.sleep(0.1)

import machine

import utime

# ADXL335 analog pins connected to Pico's ADC channels

X_PIN = 26

Y_PIN = 27

Z_PIN = 28

# Create ADC objects for each axis

adc_x = machine.ADC(machine.Pin(X_PIN))

adc_y = machine.ADC(machine.Pin(Y_PIN))

adc_z = machine.ADC(machine.Pin(Z_PIN))

def read_acceleration(adc):

# Read the ADC value and convert it to voltage

voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535

# Convert the voltage to acceleration (assuming 3.3V supply)

acceleration = (voltage - 1.65) / 0.330

return acceleration

while True:

# Read the acceleration values from the ADXL335

x = read_acceleration(adc_x)

y = read_acceleration(adc_y)

z = read_acceleration(adc_z)

# Print the acceleration values

print("X: {:.2f}g, Y: {:.2f}g, Z: {:.2f}g".format(x, y, z))

# Wait for a while before reading again

utime.sleep(0.1)

Загрузите этот код на свой Raspberry Pi Pico и значения ускорения будут выведены на экран.

Обратите внимание, что фактическая чувствительность ADXL335 может отличаться от теоретического значения, используемого в коде (0,330 В/г), поэтому для получения точных результатов может потребоваться калибровка датчика.

Код MicroPython для считывания значений угла поворота

Для расчета углов наклона (тангажа и крена) по значениям ускорения можно использовать следующие уравнения:

pitch (тангаж) = atan(y / sqrt(x^2 + z^2))
roll (крен) = atan(x / sqrt(y^2 + z^2))

Ниже представлен обновленный код MicroPython для ADXL335 и Raspberry Pi Pico для считывания значений ускорения X, Y, Z и расчета углов тангажа и крена.

import machine
import utime
import math
 
# ADXL335 analog pins connected to Pico's ADC channels
X_PIN = 26
Y_PIN = 27
Z_PIN = 28
 
# Create ADC objects for each axis
adc_x = machine.ADC(machine.Pin(X_PIN))
adc_y = machine.ADC(machine.Pin(Y_PIN))
adc_z = machine.ADC(machine.Pin(Z_PIN))
 
def read_acceleration(adc):
    # Read the ADC value and convert it to voltage
    voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535
    # Convert the voltage to acceleration (assuming 3.3V supply)
    acceleration = (voltage - 1.65) / 0.330
    return acceleration
 
def calculate_tilt_angles(x, y, z):
    pitch = math.atan2(y, math.sqrt(x**2 + z**2))
    roll = math.atan2(x, math.sqrt(y**2 + z**2))
    
    # Convert the angles to degrees
    pitch = math.degrees(pitch)
    roll = math.degrees(roll)
    
    return pitch, roll
 
while True:
    # Read the acceleration values from the ADXL335
    x = read_acceleration(adc_x)
    y = read_acceleration(adc_y)
    z = read_acceleration(adc_z)
    
    # Calculate the tilt angles
    pitch, roll = calculate_tilt_angles(x, y, z)
    
    # Print the acceleration values and tilt angles
    print("X: {:.2f}g, Y: {:.2f}g, Z: {:.2f}g, Pitch: {:.2f}°, Roll: {:.2f}°".format(x, y, z, pitch, roll))
    
    # Wait for a while before reading again
    utime.sleep(0.1)

import machine

import utime

import math

# ADXL335 analog pins connected to Pico's ADC channels

X_PIN = 26

Y_PIN = 27

Z_PIN = 28

# Create ADC objects for each axis

adc_x = machine.ADC(machine.Pin(X_PIN))

adc_y = machine.ADC(machine.Pin(Y_PIN))

adc_z = machine.ADC(machine.Pin(Z_PIN))

def read_acceleration(adc):

# Read the ADC value and convert it to voltage

voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535

# Convert the voltage to acceleration (assuming 3.3V supply)

acceleration = (voltage - 1.65) / 0.330

return acceleration

def calculate_tilt_angles(x, y, z):

pitch = math.atan2(y, math.sqrt(x**2 + z**2))

roll = math.atan2(x, math.sqrt(y**2 + z**2))

# Convert the angles to degrees

pitch = math.degrees(pitch)

roll = math.degrees(roll)

return pitch, roll

while True:

# Read the acceleration values from the ADXL335

x = read_acceleration(adc_x)

y = read_acceleration(adc_y)

z = read_acceleration(adc_z)

# Calculate the tilt angles

pitch, roll = calculate_tilt_angles(x, y, z)

# Print the acceleration values and tilt angles

print("X: {:.2f}g, Y: {:.2f}g, Z: {:.2f}g, Pitch: {:.2f}°, Roll: {:.2f}°".format(x, y, z, pitch, roll))

# Wait for a while before reading again

utime.sleep(0.1)

Загрузите этот код на свой Raspberry Pi Pico и значения ускорения, а также углы тангажа и крена будут выведены на экран.

Обратите внимание, что ADXL335 — это 3-осевой акселерометр, что означает, что он может измерять ускорение по осям X, Y и Z. Хотя он может предоставлять ценные данные для многих приложений, он не предназначен для непосредственного измерения значений рыскания.

Рыскание — это вращательное движение вокруг оси Z, которое обычно связано с изменениями направления или ориентации. Для измерения значений рыскания обычно используется гироскоп или комбинация датчиков, известная как инерциальный измерительный блок (Inertial Measurement Unit, IMU).

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

7 просмотров