Arduino UNO урок 14 - цифровой компас HMC5883L

Микросхема HMC5883L представляет собой 3-х осевой цифровой компас, работающий по шине I2C. В качестве сенсоров используется три магниторезистивных датчика. Напряжение питания составляет 2.2-3.6В. Чувствительность датчика составляет 5 миллигаусс.

Датчик может использоваться в мобильных телефонах, планшетах, навигационном оборудовании и прочей потребительской электронике, но для радиолюбителей он может быть интересен тем, что цифровой компас может очень пригодится при конструировании роботов и радиоуправляемых моделей. В данном уроке мы рассмотрим подключение HMC5883L к Arduino. Т.к. датчик работает по шине I2C, то схема подключения предельно проста:

Т.к. сам чип компаса очень маленький 3x3 мм (16-ти выводной LPCC корпус), то некоторые фирмы выпускают платы с удобными выводами для подключения и распаянными подтягивающими резисторами. Именно такую плату мы и будем использовать в качестве примера.

Вывод SDA чипа подключаем к выводу SDA платы Arduino (обычно Analog IN 4), а вывод SCL чипа соответственно к выводу SCL платы Arduino (обычно Analog IN 5). На Arduino Mega это 20 и 21 пины. И не забываем питание 3.3В и общий GND.

На сайте bildr существует готовая библиотека для работы с датчиком. Ею мы и воспользуемся (немного подправив ошибку при проверке диапазона scale). Папку HMC5883L поместите в ваш каталог Libraries. Код работы с датчиком:

Код:

#include "Wire.h"
#include "HMC5883L.h"

HMC5883L compass;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  
  compass = HMC5883L();  // создаем экземпляр HMC5883L библиотеки
  setupHMC5883L();       // инициализация HMC5883L
}

void loop(){
  float heading = getHeading();
  Serial.println(heading);
  delay(250);
}

void setupHMC5883L(){
  // инициализация HMC5883L, и проверка наличия ошибок
  int error;  
  error = compass.SetScale(0.88); // чувствительность датчика из диапазона: 0.88, 1.3, 1.9, 2.5, 4.0, 4.7, 5.6, 8.1
  if(error != 0) Serial.println(compass.GetErrorText(error)); // если ошибка, то выводим ее

  error = compass.SetMeasurementMode(Measurement_Continuous); // установка режима измерений как Continuous (продолжительный)
  if(error != 0) Serial.println(compass.GetErrorText(error)); // если ошибка, то выводим ее
}

float getHeading(){
  // считываем данные с HMC5883L и рассчитываем  направление
  MagnetometerScaled scaled = compass.ReadScaledAxis(); // получаем масштабированные элементы с датчика
  float heading = atan2(scaled.YAxis, scaled.XAxis);    // высчитываем направление

  // корректируем значения с учетом знаков
  if(heading < 0) heading += 2*PI;
  if(heading > 2*PI) heading -= 2*PI;

  return heading * RAD_TO_DEG; // переводим радианы в градусы
}

Чувствительность датчика задается функцией SetScale() и может быть выбрана только из следующих значений: 0.88, 1.3, 1.9, 2.5, 4.0, 4.7, 5.6, 8.1. Более подробно читайте даташит.

После загрузки скетча в контроллер Arduino и запуске утилиты мониторинга порта, вы должны увидеть поступающие данные с датчика:

Вращая датчик вокруг своей оси, будет изменяться градус поворота. 0° - это будет север, а 180° - юг. Помните, что датчик очень чувствителен к любым намагниченным предметам, а также к сотовым телефонам и другим подобным устройствам излучающих магнитные поля. Также датчик необходимо располагать строго в горизонтальной плоскости, стоит его наклонить и тогда данные будут неверные. При применении цифровых компасов в робототехнике это необходимо учитывать и обычно, такие цифровые компасы применяют в паре с цифровым акселерометром, для компенсации наклона.

Скетч и библиотеку можно скачать по этой ссылке.

C этой схемой также часто просматривают:

Цифровой тахометр
Цифровой регулятор мощности
Цифровой таймер для электробытовых машин и приборов
ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОСХЕМЕ С520
ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПРИЕМА
Arduino UNO урок 13 - драйвер двигателя L298N
Arduino UNO урок 12 - Подключение джойстика
Arduino UNO урок 11 - Serial LCD
Arduino UNO урок 10 - Подключаем LCD