चित्र 09 · रोबोटिक्स लैब · दो तारों पर एक gyro और एक एक्सेलेरोमीटर

MPU-6050 झुकाव अलार्म

Arduino Nano

चित्र लोड हो रहा है…

बेंच

अभी कोई रीडिंग नहीं

Roll

अभी कोई रीडिंग नहीं

करंट की खपत

0 mA

बनाएँ और खराबी डालें

1निर्माणअगला
खाली PCB तक उतारें
नीले बोर्ड से हर पुर्ज़ा निकाल दें। आप इसे वैसे ही वापस लगाएँगे जैसे यह बनता है: पहले चिप, रेगुलेटर और छोटे पुर्ज़े, फिर हेडर।
2
SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो
3
8-पिन हेडर लगाएँ
4
हेडर सोल्डर करें
5
Nano जोड़ें
6
बज़र जोड़ें
7
बेंच को पावर दें
8
"कच्ची रीडिंग" अपलोड करें
9
"झुकाव अलार्म" अपलोड करें
10
"कभी जगाया नहीं" अपलोड करें
11
"I2C स्कैन" अपलोड करें
12
VCC और GND उल्टे जोड़ेंखराबी डालें
13
VCC को 2S LiPo से पावर देंखराबी डालें
14
C14 हटा देंखराबी डालें
15
R6 हटा देंखराबी डालें
16
SDA पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें
17
C10 उल्टा लगाएँखराबी डालें
18
खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

हर खराबी ऐसी है जिसमें असली बनाने वाले फँसते हैं। उसे चालू करें, बेंच पर लक्षण पढ़ें, फिर उसे ठीक करें।

VCC उल्टा
उल्टी पोलैरिटी
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: LED बुझी रहती है और रेगुलेटर गरम हो जाता है; बाद में बोर्ड शायद कुछ न पढ़े।
GY-521 पर कुछ भी उल्टी सप्लाई को नहीं रोकता। करंट रेगुलेटर और चिप के सुरक्षा डायोड से उल्टा बहता है, जिसे सिर्फ़ Nano का USB सीमित करता है। कुछ सेकंड में 662K और कभी-कभी MPU-6050 भी मर सकता है।
उपाय: तुरंत पावर हटाएँ, VCC को 5V से और GND को GND से जोड़ें, और रेगुलेटर गरम हुआ हो तो उसे बदल दें।
VCC पर 7.4 V
गलत वोल्टेज
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: रेगुलेटर जल जाता है: गंध, बदरंग पैकेज। फिर बस पर कोई जवाब नहीं देता।
662K (XC6206) 6 V इनपुट के लिए बना है। 2S LiPo 7.4-8.4 V देती है। अगर रेगुलेटर शॉर्ट होकर खराब हो, तो बैटरी का वोल्टेज MPU-6050 तक भी पहुँचता है, जो 3.46 V सहती है।
उपाय: VCC को Nano के 5V से पावर दें, कभी रोबोट की बैटरी या VIN से नहीं।
CPOUT कैपेसिटर नहीं
पुर्ज़ा गायब
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: बोर्ड स्थिर पड़ा है, फिर भी gx दसियों °/s उछलता है। एक्सेलेरोमीटर ठीक है।
gyro के चार्ज पंप को सेंसिंग द्रव्यमान चलाने वाला वोल्टेज बनाने के लिए अपना कैपेसिटर चाहिए। उसके बिना gyro का आउटपुट शोर है। Arduino Playground इस बारे में चेताता है: गलत कैपेसिटर से शोर का स्तर ऊँचा होता है।
उपाय: C14 (2.2 nF) लगाएँ और उसे रीफ़्लो करें।
AD0 पुल-डाउन नहीं
फ़्लोटिंग इनपुट
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: स्थिर खड़े रोबोट पर बज़र बजता है: स्केच roll -135° और ALARM प्रिंट करता है।
AD0 के HIGH की ओर तैरने पर चिप 0x69 पर जवाब देती है। स्केच 0x68 से पूछता है, कोई जवाब नहीं देता, और Wire.read() हर बाइट के लिए -1 लौटाता है। हर वैल्यू -1 काउंट पढ़ती है, और atan2(-1, -1), -135° है।
उपाय: R6 लगाएँ, या स्केच में MPU को 0x69 पर सेट करें। बेहतर: इस्तेमाल करने से पहले जाँचें कि requestFrom() को उसके 14 बाइट मिले।
SDA पर कोल्ड जॉइंट
कोल्ड सोल्डर जॉइंट
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: छोटे-छोटे झूठे अलार्म: बीच-बीच में कोई एक रीडिंग roll -135° के रूप में लौटती है।
जुड़ते-टूटते जोड़ से होकर कुछ रीडिंग को कोई जवाब नहीं मिलता और वे हर जगह -1 लौटती हैं। एक ही रीडिंग पर भरोसा करने वाला अलार्म हर ऐसी रीडिंग पर बीप करता है।
उपाय: जोड़ को ताज़ा सोल्डर के साथ फिर से गरम करें जब तक वह बहकर एक चमकदार शंकु न बन जाए। स्केच में, विफल रीडिंग को नज़रअंदाज़ करें।
C10 उल्टा लगा
पुर्ज़ा उल्टा लगा
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: बोर्ड को पावर मिलते ही टैंटलम गरम हो जाता है, और चटक सकता है या धुआँ दे सकता है।
टैंटलम कैपेसिटर की ऑक्साइड परत करंट को सिर्फ़ एक दिशा में रोकती है। उल्टा लगने पर यह करंट बहने देता है, गरम होता है और शॉर्ट होकर खराब हो सकता है।
उपाय: पावर हटाएँ, नया लगाएँ, पट्टी (+) 3.3 V की तरफ़, जैसा छपा है।

बेंच से मिलिए

GY-521 बनाएँ, उसे जगाएँ, फिर रोबोट के झुकने पर उससे चेतावनी दिलवाएँ

रोबोट को पता होना चाहिए कि नीचे किस तरफ़ है। इस छोटे नीले GY-521 बोर्ड पर लगा MPU-6050 तीन अक्षों पर त्वरण मापता है, गुरुत्व समेत, और तीन और अक्षों पर घूमने की दर, और यह सब I2C पर पते 0x68 से देता है। सपाट रखने पर यह Z पर 1 g पढ़ता है; झुकाने पर उस 1 g का कुछ हिस्सा Y पर चला जाता है, और atan2(ay, az) कोण देता है। बोर्ड बनाएँ, उसे Nano से सादे Wire कॉल से पढ़ें, फिर रोबोट के 20° से ज़्यादा झुकने पर बज़र बजवाएँ। फिर इसे तोड़ें: इसे उल्टी या LiPo से पावर दें, gyro के लिए ज़रूरी कैपेसिटर हटा दें, पते का पुल-डाउन खो दें, SDA पर कोल्ड जॉइंट छोड़ें और टैंटलम उल्टा लगाएँ।

स्रोत

बेंच पर

चुना गया

स्केच प्रोग्राम स्टोरेज के 4,598 बाइट इस्तेमाल करता है

कोड: कच्ची रीडिंग

// MPU-6050: सीधे I2C से पढ़ना, कोई लाइब्रेरी नहीं
#include <Wire.h>

const int MPU = 0x68;   // AD0 LOW: पता 0x68
int16_t ax, ay, az, gx;

void wake() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x6B);     // PWR_MGMT_1: चिप जगाने के लिए 0 लिखें (यह सोई हुई चालू होती है)
  Wire.write(0);
  Wire.endTransmission();
}

void readImu() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x3B);     // ACCEL_XOUT_H: यहाँ से 14 बाइट हैं accel X, Y, Z, तापमान, gyro X, Y, Z
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU, 14);
  ax = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  ay = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  az = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read();   // तापमान: छोड़ दिया
  gx = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read(); Wire.read(); Wire.read();
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  wake();
  Serial.println("mpu6050: awake, +-2 g, +-250 deg/s");
}

void loop() {
  readImu();
  Serial.print("ax ");
  Serial.print(ax / 16384.0, 2);   // ±2 g पर 16384 काउंट = 1 g
  Serial.print(" ay ");
  Serial.print(ay / 16384.0, 2);
  Serial.print(" az ");
  Serial.print(az / 16384.0, 2);
  Serial.print(" g | gx ");
  Serial.print(gx / 131.0, 1);     // ±250 °/s पर 131 काउंट = 1 °/s
  Serial.println(" deg/s");
  delay(1000);
}

अभ्यास के काम

2 में से 0 काम

कोड लिखें, फिर जाँच चलाएँ। रन एक वर्चुअल घड़ी और पहले से तय दुनिया इस्तेमाल करता है, इसलिए एक ही कोड का नतीजा हमेशा एक जैसा आता है।

20° से आगे अलार्म बजाएँ

Arduino C++

स्टार्टर झुकाव पढ़ता है और उसे प्रिंट करता है, लेकिन किसी को चेताता नहीं। जब roll किसी भी तरफ़ 20° से आगे हो, D13 को HIGH करें और बज़र (D8) पर 2 kHz की टोन बजाएँ; वरना D13 LOW और noTone()। बोर्ड पहले समतल है, 2 s पर 35° झुका, 3.5 s पर वापस -10° और 5 s पर -40° झुका।

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गयासमतल: D13 LOW
अभी चलाया नहीं गया35° झुका: D13 HIGH
अभी चलाया नहीं गया35° झुका: बज़र लगभग 2 kHz पर बजता है
अभी चलाया नहीं गयावापस -10°: D13 फिर LOW
अभी चलाया नहीं गया-40° झुका: D13 HIGH
अभी चलाया नहीं गया-40° झुका: बज़र बजता है

संकेत

abs(roll) > 20 दोनों दिशाएँ पकड़ता है।
tone(BUZZER, 2000) तब तक बजता रहता है जब तक noTone(BUZZER) न हो।
digitalWrite(13, alarm ? HIGH : LOW); एक लाइन में LED सेट करता है।

20° से आगे अलार्म बजाएँ के लिए कोड

// रोबोट के 20° से आगे झुकने पर D13 और बज़र से चेताएँ
#include <Wire.h>

const int MPU = 0x68;   // AD0 LOW: पता 0x68
int16_t ax, ay, az, gx;

void wake() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x6B);     // PWR_MGMT_1: चिप जगाने के लिए 0 लिखें (यह सोई हुई चालू होती है)
  Wire.write(0);
  Wire.endTransmission();
}

void readImu() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x3B);     // ACCEL_XOUT_H: यहाँ से 14 बाइट हैं accel X, Y, Z, तापमान, gyro X, Y, Z
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU, 14);
  ax = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  ay = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  az = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read();   // तापमान: छोड़ दिया
  gx = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read(); Wire.read(); Wire.read();
}

const int BUZZER = 8;
unsigned long lastPrint = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  wake();
  pinMode(13, OUTPUT);
  Serial.println("tilt alarm: beeps past 20 deg");
}

void loop() {
  readImu();
  float roll = atan2(ay, az) * 180.0 / PI;
  // किसी भी तरफ़ 20° से आगे: D13 HIGH और 2 kHz की टोन; वरना D13 LOW और noTone()
  if (millis() - lastPrint >= 1000) {
    lastPrint = millis();
    Serial.print("roll ");
    Serial.print(roll, 0);
    Serial.print(" deg");
    if (abs(roll) > 20) Serial.print(" ALARM");
    Serial.println();
  }
  delay(100);
}

gyro को कैलिब्रेट करें

Arduino C++

बोर्ड स्थिर पड़ा है, फिर भी gx लगभग 0.6 °/s पढ़ता है: यह gyro का zero-rate ऑफ़सेट है, इस चिप पर ±20 °/s तक। इसे जोड़ते जाएँ तो कोण भटकता चला जाता है। setup() में, gx 200 बार पढ़ें, काउंट का औसत offset में रखें और उसे "calibrated: offset N counts" के रूप में प्रिंट करें। loop() उसे पहले से घटाता है।

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गयाअपना मापा हुआ ऑफ़सेट प्रिंट करता है, लगभग 79 काउंट
अभी चलाया नहीं गयाकैलिब्रेट करने के बाद, रुके होने पर gx 0.00 °/s पढ़ता है

संकेत

long sum = 0; for (int i = 0; i < 200; i++) { sum += readGx(); delay(2); }
offset = sum / 200; इसे काउंट में ही रखता है, रीडिंग की तरह।
कैलिब्रेट होते समय बोर्ड स्थिर रखें: कोई भी घुमाव ऑफ़सेट का हिस्सा बन जाता है।

gyro को कैलिब्रेट करें के लिए कोड

बनाएँ और खराबी डालें

1निर्माणअगला

खाली PCB तक उतारें

नीले बोर्ड से हर पुर्ज़ा निकाल दें। आप इसे वैसे ही वापस लगाएँगे जैसे यह बनता है: पहले चिप, रेगुलेटर और छोटे पुर्ज़े, फिर हेडर।

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

8-पिन हेडर लगाएँ

हेडर सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"कच्ची रीडिंग" अपलोड करें

"झुकाव अलार्म" अपलोड करें

"कभी जगाया नहीं" अपलोड करें

"I2C स्कैन" अपलोड करें

VCC और GND उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

VCC को 2S LiPo से पावर देंखराबी डालें

C14 हटा देंखराबी डालें

R6 हटा देंखराबी डालें

SDA पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

C10 उल्टा लगाएँखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

बेंच से मिलिए

GY-521 बनाएँ, उसे जगाएँ, फिर रोबोट के झुकने पर उससे चेतावनी दिलवाएँ

बेंच पर

चुना गया

स्केच प्रोग्राम स्टोरेज के 4,598 बाइट इस्तेमाल करता है

कोड: कच्ची रीडिंग

// MPU-6050: सीधे I2C से पढ़ना, कोई लाइब्रेरी नहीं
#include <Wire.h>

const int MPU = 0x68;   // AD0 LOW: पता 0x68
int16_t ax, ay, az, gx;

void wake() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x6B);     // PWR_MGMT_1: चिप जगाने के लिए 0 लिखें (यह सोई हुई चालू होती है)
  Wire.write(0);
  Wire.endTransmission();
}

void readImu() {
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x3B);     // ACCEL_XOUT_H: यहाँ से 14 बाइट हैं accel X, Y, Z, तापमान, gyro X, Y, Z
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU, 14);
  ax = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  ay = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  az = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read();   // तापमान: छोड़ दिया
  gx = Wire.read() << 8 | Wire.read();
  Wire.read(); Wire.read(); Wire.read(); Wire.read();
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  wake();
  Serial.println("mpu6050: awake, +-2 g, +-250 deg/s");
}

void loop() {
  readImu();
  Serial.print("ax ");
  Serial.print(ax / 16384.0, 2);   // ±2 g पर 16384 काउंट = 1 g
  Serial.print(" ay ");
  Serial.print(ay / 16384.0, 2);
  Serial.print(" az ");
  Serial.print(az / 16384.0, 2);
  Serial.print(" g | gx ");
  Serial.print(gx / 131.0, 1);     // ±250 °/s पर 131 काउंट = 1 °/s
  Serial.println(" deg/s");
  delay(1000);
}

20° से आगे अलार्म बजाएँ

Arduino C++

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गयासमतल: D13 LOW
अभी चलाया नहीं गया35° झुका: D13 HIGH
अभी चलाया नहीं गया35° झुका: बज़र लगभग 2 kHz पर बजता है
अभी चलाया नहीं गयावापस -10°: D13 फिर LOW
अभी चलाया नहीं गया-40° झुका: D13 HIGH
अभी चलाया नहीं गया-40° झुका: बज़र बजता है

संकेत

abs(roll) > 20 दोनों दिशाएँ पकड़ता है।
tone(BUZZER, 2000) तब तक बजता रहता है जब तक noTone(BUZZER) न हो।
digitalWrite(13, alarm ? HIGH : LOW); एक लाइन में LED सेट करता है।

20° से आगे अलार्म बजाएँ के लिए कोड

// रोबोट के 20° से आगे झुकने पर D13 और बज़र से चेताएँ
#include <Wire.h>

const int MPU = 0x68;   // AD0 LOW: पता 0x68
int16_t ax, ay, az, gx;

const int BUZZER = 8;
unsigned long lastPrint = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  wake();
  pinMode(13, OUTPUT);
  Serial.println("tilt alarm: beeps past 20 deg");
}

MPU-6050 झुकाव अलार्म

बेंच

बनाएँ और खराबी डालें

खाली PCB तक उतारें

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

8-पिन हेडर लगाएँ

हेडर सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"कच्ची रीडिंग" अपलोड करें

"झुकाव अलार्म" अपलोड करें

"कभी जगाया नहीं" अपलोड करें

"I2C स्कैन" अपलोड करें

VCC और GND उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

VCC को 2S LiPo से पावर देंखराबी डालें

C14 हटा देंखराबी डालें

R6 हटा देंखराबी डालें

SDA पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

C10 उल्टा लगाएँखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

VCC उल्टा

VCC पर 7.4 V

CPOUT कैपेसिटर नहीं

AD0 पुल-डाउन नहीं

SDA पर कोल्ड जॉइंट

C10 उल्टा लगा

लाइव स्थिति

करंट की खपत

ख़ुद को जाँचें

इसके बाद: हेडर सोल्डर करें

इसके बाद: "झुकाव अलार्म" अपलोड करें

इसके बाद: C10 उल्टा लगाएँ

बेंच के अंत की क्विज़

बेंच से मिलिए

स्रोत

बेंच पर

अभ्यास के काम

20° से आगे अलार्म बजाएँ

जाँच

gyro को कैलिब्रेट करें

जाँच

MPU-6050 झुकाव अलार्म

बेंच

बनाएँ और खराबी डालें

खाली PCB तक उतारें

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

8-पिन हेडर लगाएँ

हेडर सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"कच्ची रीडिंग" अपलोड करें

"झुकाव अलार्म" अपलोड करें

"कभी जगाया नहीं" अपलोड करें

"I2C स्कैन" अपलोड करें

VCC और GND उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

VCC को 2S LiPo से पावर देंखराबी डालें

C14 हटा देंखराबी डालें

R6 हटा देंखराबी डालें

SDA पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

C10 उल्टा लगाएँखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

VCC उल्टा

VCC पर 7.4 V

CPOUT कैपेसिटर नहीं

AD0 पुल-डाउन नहीं

SDA पर कोल्ड जॉइंट

C10 उल्टा लगा

लाइव स्थिति

करंट की खपत

ख़ुद को जाँचें

इसके बाद: हेडर सोल्डर करें

इसके बाद: "झुकाव अलार्म" अपलोड करें

इसके बाद: C10 उल्टा लगाएँ

बेंच के अंत की क्विज़

बेंच से मिलिए

स्रोत