Enkel hård och mjuk järnmagnetometer kalibrering: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Om din hobby är RC, drönare, robotik, elektronik, augment reality eller liknande, kommer du förr eller senare att möta uppgiften att magnetometerkalibrera. Varje magnetometermodul måste kalibreras eftersom mätningen av magnetfält utsätts för vissa snedvridningar. Det finns två typer av dessa snedvridningar: de hårda järnförvrängningarna och de mjuka järnförvrängningarna. Teorin om dessa snedvridningar hittar du här. För att få de exakta mätningarna bör du kalibrera magnetometern för hårda och mjuka järnförvrängningar. Denna instruerbara beskriver det enkla sättet att göra det.

Steg 1: Saker du behöver

Hårdvara:

• HMC5883L magnetometermodul
• Arduino Mega 2560 board

*Men du kan enkelt anta detta instruerbart för en annan magnetometermodul eller ett arduino -kort.

Programvara:

• MagMaster
• MagViewer

Firmware:

Arduino Sketch

*Denna skiss är skriven för HMC5883L -modulen, men du kan enkelt anta den för din modul.

Andra:

• Papperslåda
• Bakbord
• Trådar

Steg 2: Gör kalibreringsboxen

För kalibreringsprocessen bör du göra den speciella kalibreringslådan (bild 2.1). För att göra detta använde jag en papperslåda, men du kan använda en plast, en trästång eller något annat också. Du bör ansluta magnetometermodulen till lådan (till exempel med lim) som visas på bild 2.1. På lådans ytor ska du rita koordinatsystemet enligt magnetometermodulens koordinatsystem.

Steg 3: Elektrisk anslutning

Anslut magnetometermodulen och arduino -kortet enligt bilden 3.1. Observera att magnetometermodulens matningsspänning kan vara 3, 3 V (som i mitt fall med version HMC5883L GY-273).

Steg 4: Installera programvaran och firmware

Ladda ner programvaran och firmware här. Detta arkiv innehåller filer:

• MagMaster.exe - kalibreringsprogrammet för magnetometern
• MagViewer.exe - programmet för visualisering av magnetometermätningar
• Arduino_Code - arduino -skissen för kalibreringsprocessen
• Arduino_Test_Results - arduino -skissen för att testa kalibreringsresultat
• Arduino_Radius_Stabilisation - arduino -skissen för att testa kalibreringsresultat med sfärradie -stabiliseringsalgoritm
• MagMaster -filer och MagViewer -filer - systemfilerna för MagMaster.exe och MagViewer.exe

Kopiera alla dessa filer till valfri mapp. Ladda upp "Arduino_Code" -skissen till arduino -kortet. Denna arduino -skiss kräver HMC5883L -biblioteket, kopiera mappen "HMC5883L" (placerad i "Arduino_Code" -mappen) till mappen "C: / Program Files / Arduino / libraries" innan skissöverföring.

Steg 5: Kalibrering

Introduktion

Kalibrering av magnetometer är processen för att få transformationsmatrisen och förspänningen.

För att få de kalibrerade mätningarna av magnetfältet bör du använda dessa transformationsmatris och förspänningar i ditt program. I din algoritm bör du tillämpa förspänningen på vektorn för icke kalibrerade magnetometerdata (X, Y, Z koordinater) och sedan multiplicera transformationsmatrisen med denna resulterande vektor (bild 5.4). C -algoritmen för dessa beräkningar kan du hitta i "Arduino_Test_Results" och "Arduino_Radius_Stabilization" -skisser.

Kalibreringsprocess

Kör MagMaster.exe och välj den seriella porten på arduino -kortet. De gröna strängarna i programfönstret indikerar koordinaterna för magnetometervektorn (bild 5.1).

Placera magnetometermodulen (kalibreringslåda med bifogad magnetometermodul) enligt bilden 5.2.1 och klicka på "Point 0" -knappen i gruppboxen "Axis X+". Observera att kalibreringsboxen inte är stationär i förhållande till det fasta horisontella planet. Placera sedan magnetometern enligt bilden 5.2.2 och klicka på "Point 180" -knappen i "Axis X+" gruppboxen och så vidare. Du bör göra på följande sätt (se bild 5.3 också):

• Bild 5.2.1: "Punkt 0", "Axel X+"
• Bild 5.2.2: "Punkt 180", "Axel X+"
• Bild 5.2.3: "Punkt 0", "Axel X-"
• Bild 5.2.4: "Punkt 180", "Axel X-"
• Bild 5.2.5: "Punkt 0", "Axel Y+"
• Bild 5.2.6: "Punkt 180", "Axel Y+"
• Bild 5.2.7: "Punkt 0", "Axel Y-"
• Bild 5.2.8: "Punkt 180", "Axel Y-"
• Bild 5.2.9: "Punkt 0", "Axel Z+"
• Bild 5.2.10: "Punkt 180", "Axel Z+"
• Bild 5.2.11: "Punkt 0", "Axel Z-"
• Bild 5.2.12: "Punkt 180", "Axel Z-"

Du borde fylla bordet. Klicka sedan på "Calculate Transformation Matrix and Bias" och få transformationsmatrisen och bias (bild 5.3).

Transformationsmatrisen och förspänningen är klar! Kalibreringen är klar!

Steg 6: Testning och visualisering

Ej kalibrerade mätningar visualisering

Ladda upp "Arduino_Code" -skissen till arduino -kortet. Kör MagViewer.exe, välj den seriella porten på arduino -kortet (budhastigheten för serialporten ska vara 9600 bps) och klicka på "Kör MagViewer". Nu kan du se koordinaterna för magnetometerdatavektorn i 3D-utrymme i realtid (bild 6.1, video 6.1, 6.2). Dessa mätningar är icke kalibrerade.

De kalibrerade mätningarna visualisering

Redigera "Arduino_Radius_Stabilization" -skissen, ersätt standardtransformationsmatrisen och förspänningsdata med din erhållna under kalibreringsdata (din transformationsmatris och förspänning). Ladda upp "Arduino_Radius_Stabilization" -skiss till arduino -kortet. Kör MagViewer.exe, välj seriell port (budhastigheten är 9600 bps), klicka på "Kör MagViewer". Nu kan du se de kalibrerade mätningarna i 3D-utrymme i realtid (bild 6.2, video 6.3, 6.4).

Genom att använda dessa skisser kan du enkelt skriva algoritmen för ditt magnetometerprojekt med kalibrerade mätningar!