Étalonnage facile du magnétomètre en fer dur et doux : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Si votre passe-temps est la RC, les drones, la robotique, l'électronique, la réalité augmentée ou similaire, vous rencontrerez tôt ou tard la tâche d'étalonnage du magnétomètre. Tout module de magnétomètre doit être calibré, car la mesure du champ magnétique subit certaines distorsions. Il existe deux sortes de ces distorsions: les distorsions en fer dur et les distorsions en fer doux. La théorie sur ces distorsions que vous pouvez trouver ici. Pour obtenir des mesures précises, vous devez calibrer le magnétomètre pour les distorsions du fer dur et du fer doux. Cette instructable décrit le moyen facile de le faire.

Étape 1: les choses dont vous avez besoin

Matériel:

• Module magnétomètre HMC5883L
• Carte Arduino Mega 2560

* Mais vous pouvez facilement adopter cette instructable pour un autre module de magnétomètre ou une carte arduino.

Logiciel:

• MagMaster
• MagViewer

Micrologiciel:

Esquisse Arduino

*Ce croquis est écrit pour le module HMC5883L, mais vous pouvez facilement l'adopter pour votre module.

Autres:

• Boîte en papier
• Planche à pain
• Fils

Étape 2: fabrication de la boîte d'étalonnage

Pour le processus d'étalonnage, vous devez fabriquer la boîte d'étalonnage spéciale (image 2.1). Pour faire cela, j'ai utilisé une boîte en papier, mais vous pouvez également utiliser une boîte en plastique, une barre en bois ou autre chose. Vous devez joindre le module magnétomètre avec la boîte (par exemple avec de la colle) comme indiqué sur l'image 2.1. Sur les faces de la boîte, vous devez dessiner le système de coordonnées selon le système de coordonnées du module magnétomètre.

Étape 3: Connexion électrique

Connectez le module magnétomètre et la carte arduino comme indiqué sur l'image 3.1. Notez que la tension d'alimentation du module magnétomètre peut être de 3, 3 V (comme dans mon cas avec la version HMC5883L GY-273).

Étape 4: Installation du logiciel et du micrologiciel

Téléchargez le logiciel et le firmware ici. Cette archive contient des fichiers:

• MagMaster.exe - le programme d'étalonnage du magnétomètre
• MagViewer.exe - le programme de visualisation des mesures du magnétomètre
• Arduino_Code - l'esquisse arduino pour le processus d'étalonnage
• Arduino_Test_Results - l'esquisse arduino pour tester les résultats d'étalonnage
• Arduino_Radius_Stabilisation - l'esquisse arduino pour tester les résultats d'étalonnage avec l'algorithme de stabilisation du rayon de la sphère
• Fichiers MagMaster et fichiers MagViewer - les fichiers système pour MagMaster.exe et MagViewer.exe

Copiez tous ces fichiers dans n'importe quel dossier. Téléchargez le croquis "Arduino_Code" sur la carte arduino. Ce sketch arduino nécessite la bibliothèque HMC5883L, copiez le dossier "HMC5883L" (placé dans le dossier "Arduino_Code") dans le dossier "C:\Program Files\Arduino\libraries" avant de télécharger le sketch.

Étape 5: Étalonnage

introduction

L'étalonnage du magnétomètre est le processus d'obtention de la matrice de transformation et du biais.

Pour obtenir les mesures calibrées du champ magnétique, vous devez utiliser ces matrices de transformation et biais dans votre programme. Dans votre algorithme, vous devez appliquer le biais au vecteur de données magnétométriques non calibrées (coordonnées X, Y, Z) puis multiplier la matrice de transformation par ce vecteur résultant (image 5.4). Vous pouvez trouver l'algorithme C de ces calculs dans les croquis "Arduino_Test_Results" et "Arduino_Radius_Stabilization".

Processus d'étalonnage

Exécutez MagMaster.exe et sélectionnez le port série de la carte arduino. Les chaînes vertes sur la fenêtre du programme indiquent les coordonnées du vecteur du magnétomètre (image 5.1).

Placez le module magnétomètre (boîtier d'étalonnage avec module magnétomètre attaché) comme indiqué sur l'image 5.2.1 et cliquez sur le bouton "Point 0" de la boîte de groupe "Axe X+". Notez que la boîte d'étalonnage n'est pas fixe par rapport au plan horizontal fixe. Placez ensuite le magnétomètre comme indiqué sur l'image 5.2.2 et cliquez sur le bouton "Point 180" de la zone de groupe "Axe X+" et ainsi de suite. Vous devez procéder de la manière suivante (voir également l'image 5.3):

• Image 5.2.1: "Point 0", "Axe X+"
• Image 5.2.2: "Point 180", "Axe X+"
• Image 5.2.3: "Point 0", "Axe X-"
• Image 5.2.4: "Point 180", "Axe X-"
• Image 5.2.5: "Point 0", "Axe Y+"
• Image 5.2.6: "Point 180", "Axe Y+"
• Image 5.2.7: "Point 0", "Axe Y-"
• Image 5.2.8: "Point 180", "Axe Y-"
• Image 5.2.9: "Point 0", "Axe Z+"
• Image 5.2.10: "Point 180", "Axe Z+"
• Image 5.2.11: "Point 0", "Axe Z-"
• Image 5.2.12: "Point 180", "Axe Z-"

Vous devriez remplir le tableau. Après cela, cliquez sur "Calculer la matrice de transformation et le biais" et obtenez la matrice de transformation et le biais (image 5.3).

La matrice de transformation et le biais sont obtenus ! Le calibrage est terminé !

Étape 6: Test et visualisation

La visualisation des mesures non calibrées

Téléchargez le croquis "Arduino_Code" sur la carte arduino. Exécutez MagViewer.exe, sélectionnez le port série de la carte arduino (le débit du port seraial doit être de 9600 bps) et cliquez sur "Exécuter MagViewer". Vous pouvez maintenant voir les coordonnées du vecteur de données du magnétomètre dans l'espace 3D en temps réel (image 6.1, vidéo 6.1, 6.2). Ces mesures ne sont pas calibrées.

La visualisation des mesures calibrées

Modifiez le croquis "Arduino_Radius_Stabilization", remplacez la matrice de transformation par défaut et les données de biais par vos données obtenues lors de l'étalonnage (votre matrice de transformation et votre biais). Téléchargez le croquis "Arduino_Radius_Stabilization" sur la carte arduino. Exécutez MagViewer.exe, sélectionnez le port série (le débit est de 9600 bps), cliquez sur "Exécuter MagViewer". Vous pouvez maintenant voir les mesures calibrées dans l'espace 3D en temps réel (image 6.2, vidéo 6.3, 6.4).

En utilisant ces croquis, vous pouvez facilement écrire l'algorithme de votre projet de magnétomètre avec des mesures calibrées !