角加速度を測る（ジャイロモジュール使用）

解説

ジャイロモジュールを使用すると、角速度[deg/sec]を測ることができます。
角速度を積分することで、角度を測ることもできます。

ジャイロモジュールを使用して角速度、角度を測る際の注意点としては、
・使用した「小型圧電振動ジャイロモジュール」には、「周囲温度変化の変化による静止時出力の変動（温度ドリフト）の影響を除去するため」に、ハイパスフィルタとして4.7[μF]のコンデンサが接続されています。しかし、このハイパスフィルタとして4.7[μF]のコンデンサは、角速度の計測に支障をきたしますので、ハンダで、ショートします。
・「周囲温度変化の変化による静止時出力の変動（温度ドリフト）の影響の除去」は、プログラムで対処します。計測中に、ジャイロモジュールからの出力値（0～1023）が、過去10回の振れ幅が1以下のとき、10回の出力値の平均値から静止時出力を更新するとともに、現在角度をゼロ度に更新します。

部品表

部品名	数量	商品名	参考価格
加速度センサ		小型圧電振動ジャイロモジュール	400円
LCDシールド	1	LCD (Liquid Crystal Display) に文字列を表示するの内容をシールド化したもの	-
Arduinoボード	1	Arduino Uno	2,780円
ブレッドボード	1	ミニブレッドボード BB-601	200円
ジャンパーワイヤ	適量	ジャンパーコード（オス－オス）セット	100mm49個 150mm8個 200mm4個 250mm4個のセット200円

接続表

KXM52-1050側		Arduino側
ピン番号	ピン名称	ピン番号
1	OUT1	Analog 0
2	OUT2	Analog 1
3	N/C	無接続
4	GND	GND
5	GND	GND
6	GND	GND
7	GND	GND
8	VCC	5V

接続例

※LCDシールドに関する接続は省略

シリアル送信サンプル

コード

#define AXISXPIN (0) #define AXISYPIN (1) #define AXISZPIN (2) #ifndef M_PI #define M_PI (3.1415926535897932384626433832795) #endif void setup() { // ボーレートを指定して通信開始 Serial.begin(9600); } double Map( int iIn, int iIn1, int iIn2, double dOut1, double dOut2, boolean bConstrain = false ) { double dValue = (iIn - iIn1) * (dOut2 - dOut1) / (iIn2 - iIn1) + dOut1; if( bConstrain ) { double dOutMin, dOutMax; if( dOut1 < dOut2 ) { dOutMin= dOut1; dOutMax= dOut2; } else { dOutMin= dOut2; dOutMax= dOut1; } if( dOutMin > dValue ) { return dOutMin; } if( dOutMax < dValue ) { return dOutMax; } } return dValue; } void loop() { // ピン値の読み取り int iValueX = analogRead(AXISXPIN); int iValueY = analogRead(AXISYPIN); int iValueZ = analogRead(AXISZPIN); // ピン値の出力 Serial.print( "Value : " ); Serial.print( iValueX ); Serial.print( ", " ); Serial.print( iValueY ); Serial.print( ", " ); Serial.print( iValueZ ); Serial.print( "\n" ); // ピン値をsinθ値に変換（第２、第３引数は各軸の-90度、90度における値を使用する） double dSinX = Map( iValueX, 301, 721, -1.0, 1.0, true ); double dSinY = Map( iValueY, 308, 736, -1.0, 1.0, true ); double dSinZ = Map( iValueZ, 379, 775, -1.0, 1.0, true ); double dAngleX = asin(dSinX) * 180.0 / M_PI; double dAngleY = asin(dSinY) * 180.0 / M_PI; double dAngleZ = asin(dSinZ) * 180.0 / M_PI; // 角度の出力 Serial.print( "Angle[deg] : " ); Serial.print( dAngleX ); Serial.print( ", " ); Serial.print( dAngleY ); Serial.print( ", " ); Serial.print( dAngleZ ); Serial.print( "\n" ); Serial.print( "\n" ); delay( 1000 ); }

Arduinoから送信されたものをPC（Arduino IDE の Serial Monitor）で受信した結果

LCD表示サンプル

コード

#include <LiquidCrystal.h> #define AXISXPIN (0) #define AXISYPIN (1) #define AXISZPIN (2) #ifndef M_PI #define M_PI (3.1415926535897932384626433832795) #endif LiquidCrystal g_lcd( 12, 11, 5, 4, 3, 2 ); // rs, enable, d4, d5, d6, d7 void setup() { g_lcd.begin( 16, 2 ); // 16文字×2行 g_lcd.clear(); // LCD画面消去 } double Map( int iIn, int iIn1, int iIn2, double dOut1, double dOut2, boolean bConstrain = false ) { double dValue = (iIn - iIn1) * (dOut2 - dOut1) / (iIn2 - iIn1) + dOut1; if( bConstrain ) { double dOutMin, dOutMax; if( dOut1 < dOut2 ) { dOutMin= dOut1; dOutMax= dOut2; } else { dOutMin= dOut2; dOutMax= dOut1; } if( dOutMin > dValue ) { return dOutMin; } if( dOutMax < dValue ) { return dOutMax; } } return dValue; } void loop() { // ピン値の読み取り int iValueX = analogRead(AXISXPIN); int iValueY = analogRead(AXISYPIN); int iValueZ = analogRead(AXISZPIN); // ピン値をsinθ値に変換（第２、第３引数は各軸の-90度、90度における値を使用する） double dSinX = Map( iValueX, 301, 721, -1.0, 1.0, true ); double dSinY = Map( iValueY, 308, 736, -1.0, 1.0, true ); double dSinZ = Map( iValueZ, 379, 775, -1.0, 1.0, true ); int iAngleX = (int)(asin(dSinX) * 180.0 / M_PI); int iAngleY = (int)(asin(dSinY) * 180.0 / M_PI); int iAngleZ = (int)(asin(dSinZ) * 180.0 / M_PI); // 角度の出力 char szBuffer[20]; sprintf( szBuffer, "X : %3d [deg]", iAngleX ); g_lcd.setCursor( 0, 0 ); g_lcd.print( szBuffer ); sprintf( szBuffer, "Y : %3d [deg]", iAngleY ); g_lcd.setCursor( 0, 1 ); g_lcd.print( szBuffer ); delay( 100 ); }

LCD表示結果

ダウンロード

サンプルスケッチファイル（シリアル送信）

サンプルスケッチファイル（LCD表示）

参考

Prototyping Lab ―「作りながら考える」ためのArduino実践レシピ小林茂 (著)