Makeblcok電子模組手冊----電子羅盤模組

電子羅盤模組

1 、概述

電子羅盤模組可以檢測周圍的磁場強度，可應用於使運動的裝置或設備轉動到指定的方向等，比如安裝在小車上，可以控制小車轉動到指定方向或沿著指定方向行走。模組上具有用於校準的按鍵和指示燈，當模組周圍的機械結構或模組的安裝位置（方向）發生改變時，用戶可以通過下載Makeblock提供的程序並操作按鍵來進行校準，以使得模組在新的環境下能準確測量出角度值。這也是本模組相比於其他商家同類型產品的優勢之一。該本模組接口是白色色標，說明是I2C通信模式，需要連接到主板上帶有白色標識接口。

2 、技術規格

l 工作電壓：5V DC

l 分辨率：5 mil gauss

l 磁場動態範圍：±1到±8 gauss

l 電子羅盤精度：可精確到1°到2°

l 信號模式：I2C通信

l 工作溫度：-30到85℃

l 模組尺寸：52 x 24 x 18 mm (長x寬x高)

3 、功能特性

l 模組的白色區域是與金屬梁接觸的參考區域；

l 模組有兩種工作模式：測量模式→藍燈常亮，校準模式→藍燈閃爍；

l 在通電後第一次使用模組時需要校準模組；

l 具有反接保護，電源反接不會損壞IC。

l 支持Arduino IDE編程, 並且提供運行庫來簡化編程；

l 支持mBlock圖形化編程，適合全年齡用戶；

l 使用RJ25接口連線方便；

l 模組化安裝，兼容樂高系列；

l 配有接頭支持絕大多數Arduino系列主控板。

4 、引腳定義

電子羅盤模組有六個針腳的接頭,每個針腳的功能如下表

序號	引腳	功能
1	GND	接地線
2	VCC	電源線
3	SDA	I2C 數據接口
4	SCL	I2C 時鐘接口
5	RDY	檢測數據是否已採集
6	KEY	檢測校準按鈕是否按下

表1 6-Pin 接口功能

5 、接線方式

l RJ25連接

由於電子羅盤模組接口是白色色標，當使用RJ25接口時，需要連接到主控板上帶有白色色標的接口。以Makeblock Orion為例，可以連接到3，4，6，7，8 號接口，如圖

圖1 電子羅盤模組與Makeblock Orion連接

l 杜邦線連接

當使用杜邦線連接到Arduino Uno主板時，模組SCL、SDA引腳需要連接到I2C接口，即連接到A5、A4接口如下圖所示：

圖2 電子羅盤模組與Arduino UNO 連接圖

注：接杜邦線時，模組上需要焊接排針。

6 、編程指南

l Arduino編程

如果使用Arduino編程，需要調用庫Makeblock-Library-master來控制電子羅盤模組

本程序通過Arduino編程

1. #include "MeOrion.h"
   
2. #include <Wire.h>
   
3. #include <SoftwareSerial.h>
   
4. MeCompass myCompass(PORT_4);
   
5. #define LED_PIN 13
   
6. void setup()
   
7. {
   
8.     Serial.begin(9600);
   
9.     Serial.println("Initializing I2C devices...");
   
10.     myCompass.init();
    
11.     Serial.println("Testing device connections...");
    
12.     Serial.println(myCompass.testConnection() ? "HMC5883L connection successful" : "HMC5883L connection failed");
    
13. }
    
14. void loop()
    
15. {
    
16.     int16_t head_X, head_Y, head_Z;
    
17.     double angle_number = 0;
    
18.     angle_number = myCompass.getAngle();
    
19.     Serial.println(angle_number, 1);
    
20.     delay(500);
    
21. }

複製代碼

電子羅盤模組函數功能列表

函數	功能
void init(void)	電子羅盤初始化函數
bool testConnection(void)	模組連接檢測函數
double getAngle(void)	獲取角度測量值
int16_t getHeadingX(void)	獲取X軸磁場測量值
int16_t getHeadingY(void)	獲取Y軸磁場測量值
int16_t getHeadingZ(void)	獲取Z軸磁場測量值
void getHeading(int16_t *x, int16_t *y, int16_t *z)	同時獲取X、Y、Z軸磁場測量值

l mBlock編程

6 、注意事項

電子羅盤模組對其周圍磁場的變化比較敏感。模組周圍的機械結構發生變化或改變模組的方向，都有可能使模組周圍的磁場發生改變，從而使模組的測量結果有不同程度的偏差。這時，需要對模組進行校準一下，使得模組在當前的環境能夠準確的測量出角度值。

模組的校準流程如下：

（1）將模組正確連接到Makeblock主控板，接通電源，並下載我們提供的任意一個電子羅盤的例程；

（2）按住模組上的按鍵不放，直到模組上的藍色指示燈不斷地閃爍後，才鬆開按鍵；

（3）在藍色指示燈閃爍的過程中，將模組（連同與其連接的機械結構）在你需要應用電子羅盤的平面上旋轉一周以上，最好能比較平穩地旋轉；

（4）完成旋轉操作後，再按一下模組上的按鍵退出校準流程，模組上的藍色指示燈保持常亮；

（5）不論連線或離線模式。電子羅盤模組必須在程式執行該圖塊時，才能進行校正

備註：

模組有兩種工作模式：測量模式→藍燈常亮， 校準模式→藍燈閃爍；

若模組在當前環境下校準過一次，斷電重啟後不需要再校準；

模組在不需要校準的情況下，請不要按模組上的按鍵，否則會使之前的校準操作無效；

在校準過程中，須將模組（連同與其連接的機械結構）旋轉一周以上，否則會校準無效。

7 、原理解析

傳統指南針用一根被磁化的磁針來感應地球磁場，地球磁場與磁針之間的磁力時磁針轉動，直至磁針的兩端分別指向地球的磁南極與磁北極。電子羅盤也一樣，只不過把磁針換成了磁阻傳感器，然後將感受到的地磁​​信息轉換為數字信號輸出給用戶使用。

三軸電子羅盤由三軸磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構成。三軸磁阻傳感器用來測量地球磁場，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態時進行補償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數據輸出和軟鐵、硬鐵補償。三個互相垂直的磁阻傳感器，每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。傳感器產生的模擬輸出信號進行放大後送入MCU進行處理。