İnertial Measurement Unit (IMU), birleştirilen İvmeölçer, Jiroskop ve Magnetometre ile yön, hız ve yerçekimi kuvvetlerini ölçen 9 eksenli bir sensör olarak tanımlanır. IMU’lar genellikle büyük paketlerde gelir, ancak MEMS teknolojisi gibi son gelişmelerle artık Arduino veya diğer mikrodenetleyicilerle kolay entegrasyon için tasarlanmış mini sensörler olarak daha yaygın bir şekilde görülmektedir.
Bu nedenle, Seeed’de mevcut olan Arduino IMU sensörlerinin listesini tanıtacağım. Ama ondan önce, IMU’lar hakkında daha fazla bilgi edinelim!
İvmeölçer ve Jiroskop sensörleri hakkında bir satın alma kılavuzu arıyorsanız, önceki yazımı buradan inceleyebilirsiniz!
IMU nasıl çalışır?
IMU Sensör Çalışma Prensibi
Girişte IMU’ların yön, hız ve yerçekimi kuvvetlerini ölçtüğünü belirttik, ancak bunu başarmak için nasıl çalışıyor?
IMU’lar, genellikle Pitch, Roll ve Yaw olarak bilinen 3 eksenin döner hareketini tespit ederek çalışır. Bunu başarmak için İvmeölçer, Jiroskop ve Magnetometrelerin işlevselliğine dayanır.
İvmeölçerler
- İvmeölçerler, bir IMU üzerindeki hız ölçümü için kullanılan araçtır, çünkü işlevinin bir nesnenin hızındaki değişim oranını tespit etmek olduğunu biliyoruz.
- Sadece pitch ve roll ölçebilir, yaw hakkında bilgi vermez.
Jiroskoplar
- Jiroskoplar, bir IMU üzerindeki döngüsel/rotasyonel hız ölçümü için kullanılan araçtır, çünkü işlevinin döngüsel değişiklikleri tespit etmek veya yönü korumak olduğunu biliyoruz.
Magnetometre
- Magnetometre, bir IMU üzerindeki yerçekimi kuvveti ölçümü için kullanılan araçtır.
- Yerçekimi kuvveti üzerinde çalışan bir İvmeölçer ile karşılaştırıldığında, yaw ölçemeyen bir İvmeölçer, magnetometre ile mükemmel bir tamamlayıcıdır.
Bu üç sensörün birleştirilmesi, yön, hız ve yerçekimi kuvvetini ölçen 9DOF IMU’yu verir.
IMU sensörlerinin kullanımları?
IMU’ların Ana Uygulamaları
IMU’lar en yaygın olarak uçak, gemi, denizaltı ve diğer insansız hava araçlarını kontrol etmek için İnertial Navigasyon Sistemlerinde kullanılır. Ancak, geniş ölçüm yetenekleri sayesinde IMU’lar aşağıdaki diğer kullanımlar için de geçerlidir:
- Tüketici elektroniği; Hareket algılama ve yönlendirme için akıllı telefonlar, tabletler, fitness takip cihazları
- GPS ve uydu konumlandırma sistemleri
- Spor teknolojisi ve eğitim uygulamaları
- Segway gibi kişisel ulaşım cihazları için dengeleme ve stabilizasyon
- Sanal Gerçeklik (VR) ve Artırılmış Gerçeklik (AR); navigasyon ve beden/insan hareket takibi
Yukarıda, IMU uygulamalarının genel bir listesi bulunmaktadır. Ancak, Gömülü Makine Öğrenimi veya kısaca TinyML ile ilgileniyorsanız, hackster.io’daki bu kapsamlı kılavuza göz atın!
IMU’ların Dezavantajları
IMU’lar birçok uygulama için tercih edilse de, hareket algılama ihtiyaçları için hatasız bir seçenek değildir. Birikmiş hata, ayrıca “drift” olarak bilinir, IMU’ların ana dezavantajlarından biridir. Bu, sürekli değişimleri ölçmesinden ve hesaplanan değerlerini yuvarlamasından kaynaklanır. Bu süreç uzun bir süre devam ettiğinde, önemli hatalara yol açabilir.
Daha iyi inertial sensörler kullanmak dışında bir IMU’nun doğruluğunu artırmanın bir yolu olmadığından, göz atmaya değer birkaç IMU sensör seçeneği önermeye karar verdik!
Seeed’deki Önerilen IMU Sensörleri
Seeed’de, 9DOF’dan 10DOF seçeneğine kadar seçebileceğiniz birkaç IMU sensörü bulunmaktadır. Tüm mikrodenetleyici kullanımı için uygundur ve Grove ile uyumludur!
Grove ile Uyumlu mu?
Grove sistemi, Seeed’in kendi girişimidir ve kullanıcıların farklı modülleri, sensörleri ve daha fazlasını kolayca kullanmalarına yardımcı olmayı amaçlamaktadır!
- Şu anda, seçebileceğiniz 300’den fazla Grove modülüne sahibiz!
Diğer IMU 9DOF breakout kartları ile karşılaştırıldığında, bizimkiler Arduino ile eşleştirmek için breadboard, jumper kablolar ve devre kurulumuna ihtiyaç duymaz!
Grove ile eşleştirmenin ne kadar kolay olduğunu inanmıyor musunuz? Aşağıda genel bir IMU sensörü ile Grove – IMU 9DOF sensörümüzü karşılaştırıyoruz:
Ne kadar basit ve temiz görünüyor?
Tek ihtiyacınız olan bir Grove Base Shield ile Arduino’nuzdur, ve işte hazırsınız!
- IMU sensör eşleştirme kılavuzunu daha sonra daha fazla konuşacağız.
Şimdi önerilerimize geçelim!
MPU-9250 seçeneği: Grove – IMU 9DOF v2.0
Seeed’deki IMU sensörleri listesine bu 9DOF v2.0 IMU sensör modülü ile başlıyoruz! Uygun fiyatlı ve düşük güç tüketen bir modül olup yüksek performans sunmaktadır!
3 eksenli bir jiroskop, 3 eksenli bir ivmeölçer ve 3 eksenli bir magnetometre ile donatılmıştır; MPU-9250 tabanlı 9 eksenli bir hareket izleme modülüdür.
MPU-9250 ile nasıl başlayacağınız hakkında bir kılavuz burada.
Özellikler:
- Ultra düşük güç, düşük voltaj
- Geniş Tespit Aralığı
- Dahili Dijital Hareket İşleme™ (DMP™) motoru, gelişmiş Hareket İşleme ve programlanabilir kesmeler kullanarak jest tanıma gibi düşük güç fonksiyonlarını destekler
- Kendini test etme fonksiyonu
- Kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±250, ±500, ±1000 ve ±2000°/sn olan Dijital çıkış 3-Eksenli açısal hız sensörleri (jiroskoplar)
- Kullanıcı tarafından programlanabilir tam ölçekli aralığı ±2g, ±4g, ±8g ve ±16g olan Dijital çıkış 3-Eksenli ivmeölçer
- ±4800μT tam ölçekli ölçüm aralığına sahip Dijital çıkış 3-Eksenli ivmeölçer
Grove – IMU 9DOF v2.0 hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Ürün sayfamıza buradan gidebilirsiniz!
ICM20600+AK09918 seçeneği: Grove – IMU 9DOF
Sonraki olarak, çift çip (LCD20600 + AK09918) IMU modülünü deneyin. Öncekine göre daha ucuz bir alternatif olup, aynı 3 eksenli jiroskop ve ivmeölçere sahiptir. Tek iki farkı, 6 eksenli hareket izleme modülü ve 3 eksenli elektronik pusula içermesidir.
Özellikler:
- ±250 dps, ±500 dps, ±1000 dps ve ±2000 dps programlanabilir FSR’ye sahip 3-Eksenli Jiroskop
- ±2g, ±4g, ±8g ve ±16g programlanabilir FSR’ye sahip 3-Eksenli İvmeölçer
- 0.15 μT/LSB (tip.) hassasiyetine sahip 3-Eksenli Elektronik Pusula
- Kullanıcı tarafından programlanabilir kesmeler
- İvme ölçümleri için 16-bit ADC çözünürlüğü ve Programlanabilir Filtreler
- Manyetik ölçümler için 16-bit ADC çözünürlüğü
- 1 KB FIFO tampon, uygulama işlemcisinin verileri patlama halinde okumasını sağlar (LCM20600)
- Dahili sıcaklık sensörü
- Manyetik sensör taşma izleme fonksiyonu
- Dahili saat kaynağı için yerleşik osilatör
Ürün sayfasından daha fazla bilgi edinin buradan!
BMP280 ile MPU-9250: Grove – IMU 10DOF v2.0
Önceki önerilerden önemli bir yükseltmeye mi ihtiyacınız var? Grove – IMU 10DOF v2.0, sizin için toplamda 10 eksen veri sunarak çok daha fazla uygulama ve daha iyi performans sağlıyor!
Yeni piyasaya sürülen BMP280’e dayanan bu IMU sensör modülü, BMP180’den yalnızca %65 daha küçük, ancak çok daha az enerji tüketiyor; sadece 2.7uA@1Hz!
MPU-9250 ve BMP280 hakkında daha fazla bilgi için ilgili veri sayfalarına başvurun.
Özellikler：
- Dijital çıkışlı X-, Y- ve Z-Eksen açısal hız sensörleri (jiroskoplar) ±250, ±500, ±1000 ve ±2000°/sn tam ölçekli aralık ile kullanıcı tarafından programlanabilir
- Dijital çıkışlı 3-Eksen ivmeölçer ±2g, ±4g, ±8g ve ±16g programlanabilir tam ölçekli aralık ile
- Dijital çıkışlı manyetometre ±4800uT tam ölçekli aralık ile
- ±1.0°C hassasiyetle sıcaklık ölçümü
- 300 – 1100 hPa barometrik basınç ölçüm aralığı ±1.0 hPa hassasiyet ile
Grove – IMU 10DOF v2.0 hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? ürün sayfamıza buradan ulaşabilirsiniz!
Küçük seçenek – XIAO nRF52840 Sense
Daha küçük bir alternatif mi arıyorsunuz? XIAO nRF52840 Sense’i deneyin! Sadece 21 x 17.5 mm boyutunda, ancak 6 eksenli bir IMU barındırıyor. nRF52840 çipi ile çalışıyor ve daha önce bahsedilen TInyML projeleri için mükemmel.
Özellikler:
- Çok yönlü Mikrodenetleyici: FPU ile birlikte Nordic nRF52840 çipini 64 MHz’e kadar çalıştırarak, birden fazla geliştirme portu ile entegre, Arduino / CircuitPython tarafından destekleniyor.
- Kablosuz Özellikler: Yerleşik anten ile Bluetooth 5.0, BLE işlevlerini uygulayın, ayrıca NFC bağlantısı sağlar.
- Ayrıntılı Güç Tasarımı: Lityum pil şarj yönetimi desteklerken derin uyku modunda 5 μA kadar ultra düşük güç tüketimi sağlar.
- Gelişmiş yerleşik İşlevsellik: Küçük kartta gömülü Makine Öğrenimi uygulamaları için ek dijital mikrofon ve 6 eksenli IMU montajı.
- Parmak boyutunda Tasarım: 21 x 17.5mm, Seeed Studio XIAO serisinin klasik form faktörü, giyilebilir cihazlar için uygundur.
Arduino ile IMU sensörü nasıl kullanılır?
IMU sensör modüllerimizi seçiminiz için önerdik, ancak bunları Arduino ile nasıl kullanabileceğinizi merak ediyor musunuz? İşte başlamanıza yardımcı olacak basit bir eğitim. IMU sensörümüz olarak Grove – IMU 10DOF v2.0 kullanacağız!
İhtiyacınız olanlar:
- Seeeduino, Seeed’in kendi Arduino kartıdır ve orijinaline göre bazı avantajlarla inşa edilmiştir.
- Eğer bir Seeeduino satın almak istemiyorsanız, bu eğitim aşağıdaki Arduino kartları için de geçerlidir: Arduino UNO, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino 101, Arduino Due.
Bağlantı nasıl yapılır:
- Adım 1: Grove – IMU 10DOF v2.0’ı Grove – Base Shield’in I2C portuna bağlayın.
- Adım 2: Grove – Base Shield’i Seeeduino’ya takın.
- Adım 3: Seeeduino’yu bir USB kablosu ile PC’ye bağlayın.
Yazılım yapılandırmaları ve Arduino Kodu:
- Adım 1: Grove – IMU 10 DOF v2 Arduino Kütüphanesini indirin.
- Adım 2: Kütüphaneyi yüklemek için Arduino kütüphanesi nasıl yüklenir konusundaki kılavuzumuzu izleyin.
- Adım 3: Arduino IDE’yi yeniden başlatın. “IMM_10DOF_Test örneğini açın: Dosya -> Örnek ->GROVE_IMU_10DOF_V2-master-> IMU_10DOF_V2_Test.
- Adım 4: Kodu yükleyin. Doğru kart türünü ve COM portunu seçtiğimizden emin olmalıyız. Nerede görebiliriz:
Özet
Bugünkü IMU sensörleri ve Arduino kullanımı için modüller üzerine rehberimiz bu kadar. Umarım bu sayede IMU Sensörünün ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve Arduino kullanımı için mevcut modülleri daha iyi anlayabilirsiniz!
Kendi hareket algılama projenizi IMU sensör modülleri listemizle bugün başlatın!