ÍNDICE DE CONTEÚDO
- Como instalar o STM32CubeIDE: Guia de Primeiros Passos
- Franzininho C0: Entradas e Saídas no STMcubeIDE
- Franzininho C0: aprenda a trabalhar com Timers
- Aprendendo a trabalhar com interrupções externas e USART na Franzininho C0
- Medindo Intervalos de Tempo com a Franzininho C0: Integrando Timer, Interrupções e USART
- Como gravar a Franzininho C0 via USB/Serial usando o STM32CubeProgrammer
- Como usar display 7 segmentos com a Franzininho C0
- Trabalhando com ADC no Franzininho C0: Tutorial Completo no STM32CubeIDE
- Entendendo o Controle PWM e Aplicando no Franzininho C0
- Projeto Prático: Utilizando o Módulo GPS GY-NEO6MV2 com a Franzininho C0
- Projeto Iluminação Automatizada com LDR e Franzininho C0
- Trabalhando com o sensor de temperatura interno da Franzininho C0
- Como Utilizar o RTC (Relógio de Tempo Real) da Franzininho C0 para Capturar Data e Hora
- Configuração da Interface I2C na Franzininho C0 para Utilização de Display OLED
- Monitoramento de Temperatura e Umidade com DHT11 e Franzininho C0 e Exibição em Display OLED
- Controle de LED com Botão usando Azure RTOS na Franzininho C0
- Leitura dos Eixos X, Y e Z do acelerômetro LIS3DH com a Franzininho C0 via SPI
- Medição de ângulo com acelerômetro LIS3DH e Franzininho C0
- Detecção de Queda Livre com acelerômetro LIS3DH e Franzininho C0
Introdução
No artigo anterior sobre o acelerômetro LIS3DH, ensinamos como realizar as leituras brutas do acelerômetro e convertê-las em miligramas (mg). No entanto, você sabia que também é possível calcular a angulação do dispositivo utilizando essas leituras de aceleração? Sim, é possível! Neste artigo, vamos modificar nosso código main.c para incluir a obtenção de dados de ângulo nos eixos X, Y e Z, permitindo uma análise completa da orientação do dispositivo.
Cálculo de inclinação
Para determinar a orientação de um dispositivo, utilizamos os valores de aceleração medidos pelo acelerômetro em cada eixo (X, Y e Z). A partir desses valores, podemos calcular os ângulos de inclinação em relação a cada eixo. Esses ângulos nos ajudam a entender a inclinação do dispositivo em relação a uma posição de referência.
Posição de Referência
A posição de referência é quando o dispositivo está com os eixos X e Y paralelos ao plano horizontal (sem aceleração nestes eixos, ou seja, 0 g) e o eixo Z perpendicular ao plano horizontal (com aceleração de 1 g devido à gravidade).
- θ (Theta): Ângulo entre o eixo X do acelerômetro e o horizonte.
- ψ (Psi): Ângulo entre o eixo Y do acelerômetro e o horizonte.
- φ (Phi): Ângulo entre o eixo Z do acelerômetro e o vetor de gravidade.
Na posição de referência, onde não há inclinação (0 g nos eixos X e Y, e 1 g no eixo Z), todos os ângulos calculados serão 0°. Isso é mostrado na figura abaixo.
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A trigonometria básica pode ser usada para mostrar que os ângulos de inclinação podem ser calculados usando a Equação 11, Equação 12 e Equação 13.
Se desejar aprofundar no assunto, sugiro a leitura de Application Note AN-1057 da Analog Devices.
Mão na massa, modificando o código main.c
- Adicione as seguintes bibliotecas:
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1 2 3 4 |
#include "lis3dh.h" #include "stdio.h" #include "string.h" #include "math.h" |
Lembrando que estamos utilizando o código base feito em lis3dh.h e lis3dh.c na parte 1 (link parte 1).
- Em int main:
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int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_SPI1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(500); LIS3DH_Init(); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ int16_t accel[3]; char uart_buf[100]; // Leitura aceleracao em dados brutos LIS3DH_ReadAccel(accel); int32_t Ax = (float)accel[0] / 16384.0; // Assumindo 2g sensibilidade int32_t Ay = (float)accel[1] / 16384.0; int32_t Az = (float)accel[2] / 16384.0; // Calcula os ângulos de inclinação em graus int32_t theta_x = atan2(Ax, sqrt(Ay * Ay + Az * Az)) * 180.0 / M_PI; int32_t theta_y = atan2(Ay, sqrt(Ax * Ax + Az * Az)) * 180.0 / M_PI; int32_t theta_z = atan2(Az, sqrt(Ax * Ax + Ay * Ay)) * 180.0 / M_PI; // Mostra UART sprintf(uart_buf, "Angulo X: %ld graus, Angulo Y: %ld graus, Angulo Z: %ld graus\r\n", theta_x, theta_y, theta_z); HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)uart_buf, strlen(uart_buf), HAL_MAX_DELAY); HAL_Delay(5000); // Delay 5 segundos } /* USER CODE END 3 */ } |
Basicamente, inicializamos nosso acelerômetro e no while realizamos os cálculos necessários para encontrar o valor da inclinação.
- Após gravar o código, observamos os seguinte funcionamento:
Conclusão
Para concluir, este artigo mostrou como utilizar o acelerômetro LIS3DH em conjunto com a Franzininho C0 para calcular ângulos de inclinação nos eixos X, Y e Z. Ao modificar o código main.c conforme descrito, pudemos realizar leituras de aceleração, calcular os ângulos de inclinação utilizando trigonometria básica e exibir os resultados através da comunicação UART. Esses ângulos são essenciais para determinar a orientação do dispositivo em relação a uma posição de referência. Foi utilizado como base para esse código as bibliotecas e configurações feitas no artigo abordando o LIS3DH.
