Grove - IMU 9DOF(lcm20600+AK09918)

note

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https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

pir

Grove - IMU 9DOF (lcm20600+AK09918) は、ジャイロスコープ、加速度計、電子コンパスを組み合わせた9自由度のIMU（慣性計測装置）です。これら3つの機能を実現するために、LCM20600とAK09918の2つのチップを使用しています。

LCM20600は、3軸ジャイロスコープと3軸加速度計を組み合わせた6軸モーショントラッキングデバイスです。ジャイロスコープは、方向や角速度を測定または維持するための装置で、通常は回転やねじれを測定するために使用されます。加速度計は、固有加速度を測定する装置です。

AK09918は、高感度ホールセンサー技術を備えた3軸電子コンパスICです。電子コンパスを使用して磁力を測定し、方向情報を提供します。

その名の通り、この小さなモジュール1つで、x/y/z軸の角回転、x/y/z軸の加速度、x/y/z軸の磁力を測定する9自由度を計測できます。

なんて素晴らしいモジュールでしょう！このモジュールを使って、自分だけのモーションおよび方向システムを構築してみてください😄

特徴

プログラム可能なFSR（フルスケールレンジ）を持つ3軸ジャイロスコープ：±250 dps、±500 dps、±1000 dps、±2000 dps
プログラム可能なFSRを持つ3軸加速度計：±2g、±4g、±8g、±16g
0.15 μT/LSB（標準）感度を持つ3軸電子コンパス
ユーザーがプログラム可能な割り込み機能
加速度測定用の16ビットADC解像度とプログラム可能なフィルター
磁気測定用の16ビットADC解像度
アプリケーションプロセッサがデータをバーストで読み取ることを可能にする1 KBのFIFOバッファ（LCM20600）
組み込み温度センサー
磁気センサーのオーバーフローモニタ機能
内部クロックソース用の内蔵オシレーター

仕様

項目	値
動作電圧	3.3V / 5V
動作温度	-30°C ～ +85°C
ジャイロスコープフルスケールレンジ	±250 dps、±500 dps、±1000 dps、±2000 dps
ジャイロスコープ感度スケールファクター	131 LSB/(dps)@±250 dps 65.5 LSB/(dps)@±500 dps 32.8 LSB/(dps)@±1000 dps 16.4 LSB/(dps)@±2000 dps
加速度計フルスケールレンジ	±2g、±4g、±8g、±16g
加速度計感度スケールファクター	16384 LSB/g@±2g / 8192 LSB/g@±4g / 4096 LSB/g@±8g / 2048 LSB/g@±16g
磁気センサー測定範囲	±4912μT（標準）
磁気センサー感度	0.15μT（標準）
インターフェース	I^2^C
I^2^C アドレス	LCM20600 / 0x69（デフォルト） / 0x68（オプション） / AK09918 / 0x0C

アプリケーション

スマートフォンとタブレット
ウェアラブルセンサー

ハードウェア概要

ピン配置

pir

danger

LCM20600 のデフォルトの I2C アドレスは 0x69 ですが、0x68 に変更することができます。中央のパッドはアドレス線に接続されており、線を切断して再溶接することで I2C アドレスを変更できます。自分や他人の安全のため、ナイフや溶接ガンを使用する際は十分注意してください。

回路図

電源

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LCM20600 の動作電圧範囲は 1.71V から 3.45V、AK09918 の動作電圧範囲は 1.65V から 1.95V です。そのため、電源変換チップ XC6206P182MR を使用して両方のチップに安定した 1.8V を供給します。

双方向レベルシフター回路

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これは、異なる電圧セクションを持つ I²C バスを接続するための典型的な双方向レベルシフター回路です。2つのチップの I²C バスは 1.8V を使用しますが、Arduino の I²C バスが 5V または 3.3V を使用する場合、この回路が必要になります。上記の回路図では、Q1 と Q2 は N チャネル MOSFET CJ2102 であり、双方向スイッチとして機能します。この部分をよりよく理解するために、AN10441 を参照することができます。

対応プラットフォーム

Arduino	Raspberry Pi

caution

上記で対応していると記載されているプラットフォームは、モジュールのソフトウェアまたは理論的な互換性を示しています。ほとんどの場合、Arduino プラットフォーム向けのソフトウェアライブラリやコード例のみを提供しています。すべての可能な MCU プラットフォーム向けにソフトウェアライブラリやデモコードを提供することは不可能です。そのため、ユーザー自身でソフトウェアライブラリを作成する必要があります。

はじめに

Arduinoで遊ぶ

ハードウェア

必要な材料

Seeeduino V4.2	Base Shield	Grove - IMU 9DOF

今すぐ購入	今すぐ購入	今すぐ購入

note

**1** USBケーブルを優しく接続してください。そうしないとポートが損傷する可能性があります。内部に4本の線があるUSBケーブルを使用してください。2本の線しかないケーブルではデータを転送できません。使用しているケーブルが不明な場合は、[こちら](https://www.seeedstudio.com/Micro-USB-Cable-48cm-p-1475.html)をクリックして購入できます。

**2** Groveモジュールを購入すると、Groveケーブルが付属しています。Groveケーブルを紛失した場合は、[こちら](https://www.seeedstudio.com/Grove-Universal-4-Pin-Buckled-20cm-Cable-%285-PCs-pack%29-p-936.html)をクリックして購入できます。

ステップ 1. Grove - IMU 9DOF (lcm20600+AK09918) を Grove-Base Shield のポート I^2^C に接続します。
ステップ 2. Grove - Base Shield を Seeeduino に差し込みます。
ステップ 3. USBケーブルを使用して Seeeduino をPCに接続します。

pir

note

    Grove Base Shieldがない場合は、以下のようにこのモジュールを直接Seeeduinoに接続することもできます。

Seeeduino	Grove - IMU 9DOF
5V	赤
GND	黒
SDA	白
SCL	黄色

ソフトウェア

note

    Arduinoを初めて使用する場合は、開始する前に[Arduinoの使い方](https://wiki.seeedstudio.com/ja/Getting_Started_with_Arduino/)を参照することを強くお勧めします。

ステップ 1. Grove - IMU 9DOF (lcm20600+AK09918) ライブラリをGithubからダウンロードします。
ステップ 2. ライブラリのインストール方法を参照して、Arduino用のライブラリをインストールします。
ステップ 3. Arduino IDEを再起動します。例を開くには、以下の3つの方法があります：
1. Arduino IDEで直接開く：File --> Examples --> Grove IMU 9DOF ICM20600 AK09918 --> compass のパスをたどります。
2. コンピュータで開く：XXXX\Arduino\libraries\Seeed_ICM20600_AK09918-master\examples\compass フォルダ内の compass.ino をクリックします。XXXX はArduino IDEをインストールした場所です。
3. または、コードブロックの右上にあるアイコンをクリックして
  以下のコードをArduino IDEの新しいスケッチにコピーします。

#include "AK09918.h"
#include "ICM20600.h"
#include <Wire.h>

AK09918_err_type_t err;
int32_t x, y, z;
AK09918 ak09918;
ICM20600 icm20600(true);
int16_t acc_x, acc_y, acc_z;
int32_t offset_x, offset_y, offset_z;
double roll, pitch;
// あなたの場所の磁気偏角を見つけてください
// http://www.magnetic-declination.com/
double declination_shenzhen = -2.2;

void setup()
{
    // I2Cバスに参加する (I2Cdevライブラリはこれを自動的に行いません)
    Wire.begin();

    err = ak09918.initialize();
    icm20600.initialize();
    ak09918.switchMode(AK09918_POWER_DOWN);
    ak09918.switchMode(AK09918_CONTINUOUS_100HZ);
    Serial.begin(9600);

    err = ak09918.isDataReady();
    while (err != AK09918_ERR_OK) 
    {
        Serial.println("センサー待機中");
        delay(100);
        err = ak09918.isDataReady();
    }

    Serial.println("2秒後に8の字キャリブレーションを開始します。");
    delay(2000);
    calibrate(10000, &offset_x, &offset_y, &offset_z);
    Serial.println("");
}

void loop()
{
    // 加速度を取得
    acc_x = icm20600.getAccelerationX();
    acc_y = icm20600.getAccelerationY();
    acc_z = icm20600.getAccelerationZ();

    Serial.print("A:  ");
    Serial.print(acc_x);
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(acc_y);
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(acc_z);
    Serial.println(" mg");

    Serial.print("G:  ");
    Serial.print(icm20600.getGyroscopeX());
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(icm20600.getGyroscopeY());
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(icm20600.getGyroscopeZ());
    Serial.println(" dps");

    ak09918.getData(&x, &y, &z);
    x = x - offset_x;
    y = y - offset_y;
    z = z - offset_z;

    Serial.print("M:  ");
    Serial.print(x);
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(y);
    Serial.print(",  ");
    Serial.print(z);
    Serial.println(" uT");

    // ロール/ピッチ (ラジアン)
    roll = atan2((float)acc_y, (float)acc_z);
    pitch = atan2(-(float)acc_x, sqrt((float)acc_y*acc_y+(float)acc_z*acc_z));
    Serial.print("Roll: ");
    Serial.println(roll*57.3);
    Serial.print("Pitch: ");
    Serial.println(pitch*57.3);

    double Xheading = x * cos(pitch) + y * sin(roll) * sin(pitch) + z * cos(roll) * sin(pitch);
    double Yheading = y * cos(roll) - z * sin(pitch);
    

    double heading = 180 + 57.3*atan2(Yheading, Xheading) + declination_shenzhen;

    Serial.print("Heading: ");
    Serial.println(heading);
    Serial.println("--------------------------------");
  
    delay(500);
    
}

void calibrate(uint32_t timeout, int32_t *offsetx, int32_t *offsety, int32_t*offsetz)
{
  int32_t value_x_min = 0;
  int32_t value_x_max = 0;
  int32_t value_y_min = 0;
  int32_t value_y_max = 0;
  int32_t value_z_min = 0;
  int32_t value_z_max = 0;
  uint32_t timeStart = 0;

  ak09918.getData(&x, &y, &z);

  value_x_min = x;
  value_x_max = x;
  value_y_min = y;
  value_y_max = y;
  value_z_min = z;
  value_z_max = z;
  delay(100);

  timeStart = millis();
  
  while((millis() - timeStart) < timeout)
  {
    ak09918.getData(&x, &y, &z);
    
    /* x軸の最大/最小値を更新 */
    if(value_x_min > x)
    {
      value_x_min = x;
      // Serial.print("value_x_minを更新: ");
      // Serial.println(value_x_min);

    } 
    else if(value_x_max < x)
    {
      value_x_max = x;
      // Serial.print("value_x_maxを更新: ");
      // Serial.println(value_x_max);
    }

    /* y軸の最大/最小値を更新 */
    if(value_y_min > y)
    {
      value_y_min = y;
      // Serial.print("value_y_minを更新: ");
      // Serial.println(value_y_min);

    } 
    else if(value_y_max < y)
    {
      value_y_max = y;
      // Serial.print("value_y_maxを更新: ");
      // Serial.println(value_y_max);
    }

    /* z軸の最大/最小値を更新 */
    if(value_z_min > z)
    {
      value_z_min = z;
      // Serial.print("value_z_minを更新: ");
      // Serial.println(value_z_min);

    } 
    else if(value_z_max < z)
    {
      value_z_max = z;
      // Serial.print("value_z_maxを更新: ");
      // Serial.println(value_z_max);
    }
    
    Serial.print(".");
    delay(100);

  }

  *offsetx = value_x_min + (value_x_max - value_x_min)/2;
  *offsety = value_y_min + (value_y_max - value_y_min)/2;
  *offsetz = value_z_min + (value_z_max - value_z_min)/2;
}

note

    ライブラリには3つのデモがあります:  
    **test_6axis**  
    >この例では、ICM20600からジャイロスコープと加速度データを取得する方法を示します。  
    
    **test_magnet**  
    >この例では、AK09918から磁気データを取得する方法を示します。  
    
    **compass**  
    >この例では、磁気データと加速度データを取得し、ピッチとロールを計算してコンパスアプリケーションを作成します。

ステップ 4. デモをアップロードします。コードのアップロード方法がわからない場合は、コードのアップロード方法を確認してください。
ステップ 5. Arduino IDEのシリアルモニタを開きます。ツール->シリアルモニタをクリックするか、++ctrl+shift+m++キーを同時に押します。ボーレートを9600に設定してください。

tip

 すべてが正常に動作している場合、シリアルモニタを開くと通知が表示されます--*2秒後に8の字キャリブレーションを開始します。* これは、このモジュールをキャリブレーションするために、空中で数字の8の軌跡を描くように動かす必要があることを意味します。"......."が表示されたら、キャリブレーションを開始できます。

2秒後に8の字キャリブレーションを開始します。
.......................................................................
A:  -362,  -205,  738 mg
G:  -45,  12,  -1 dps
M:  -6,  -23,  -33 uT
Roll: -15.53
Pitch: 25.30
Heading: 23.99
--------------------------------
A:  -269,  583,  61 mg
G:  102,  377,  -2 dps
M:  18,  -21,  -18 uT
Roll: 84.03
Pitch: 24.65
Heading: 215.58
--------------------------------
A:  -495,  229,  37 mg
G:  -43,  -231,  201 dps
M:  7,  -30,  6 uT
Roll: 80.83
Pitch: 64.90
Heading: 21.76
--------------------------------

note

    ご覧の通り、コンパス例の結果には3つのパラメータが含まれています: Roll（ロール）、Pitch（ピッチ）、Heading（ヘディング）。これらは**[オイラー角](https://en.wikipedia.org/wiki/Euler_angles)**の用語です（詳細情報を確認するにはクリックしてください）。

関数テーブル

関数	説明
ICM20600
initialize()	ICM20600チップを初期化します。デフォルトでは、ジャイロスコープの測定範囲は±2000 dps、加速度計の測定範囲は±16gです。
setGyroScaleRange(gyro_scale_type_t range)	初期化後、ジャイロスコープの範囲をニーズに合わせて設定できます。パラメータgyro_scale_type_t rangeのリスト: RANGE_250_DPS / RANGE_500_DPS / RANGE_1K_DPS / RANGE_2K_DPS / 例: icm20600.setGyroScaleRange(RANGE_1K_DPS); / このコード行はジャイロスコープの測定範囲を±1000dpsに変更します。
setAccScaleRange(acc_scale_type_t range)	初期化後、加速度計の範囲をニーズに合わせて設定できます。パラメータacc_scale_type_t rangeのリスト: RANGE_2G / RANGE_4G / RANGE_8G / RANGE_16G / 例: icm20600.setAccScaleRange(RANGE_8G); / このコード行は加速度計の測定範囲を±8gに変更します。
getGyroscope(int16_t x, int16_t y, int16_t* z))	この関数を使用して、ジャイロスコープのX/Y/Z 3軸データを同時に取得できます。データの単位はdpsです。
getGyroscopeX(void) getGyroscopeY(void) getGyroscopeZ(void)	または、これら3つの関数を使用してジャイロスコープのX/Y/Z 3軸データを個別に取得できます。データの単位はdpsです。
getRawGyroscopeX(void) getRawGyroscopeY(void) getRawGyroscopeZ(void)	これら3つの関数は、ICM20600のレジスタから直接生データを取得し、データ単位をdpsに変換しません。
getAcceleration(int16_t x, int16_t y, int16_t* z)	この関数を使用して、X/Y/Z 3軸の加速度を同時に取得できます。データの単位はmgです。
getAccelerationX(void) getAccelerationY(void) getAccelerationZ(void)	または、これら3つの関数を使用してX/Y/Z 3軸の加速度を個別に取得できます。データの単位はmgです。
getRawAccelerationX(void) getRawAccelerationY(void) getRawAccelerationZ(void)	これら3つの関数は、ICM20600のレジスタから直接生データを取得し、データ単位をmgに変換しません。
getTemperature(void)	この関数を使用して温度を取得できます。
AK09918
getData(int32_t axis_x, int32_t axis_y, int32_t *axis_z)	この関数を使用して3軸の磁力を取得できます。

回路図オンラインビューア

リソース

[Zip] Grove - IMU 9DOF (lcm20600+AK09918) Eagle ファイル
[Zip] Seeed ICM20600+AK09918 ライブラリ
[PDF] ICM-20600 のデータシート
[PDF] AK09918 のデータシート
[PDF] CJ2102 のデータシート

プロジェクト

この製品の紹介動画です。簡単なデモが含まれており、試してみることができます。

技術サポートと製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、いくつかのコミュニケーションチャネルをご用意しています。

特徴​

仕様​

アプリケーション​

ハードウェア概要​

ピン配置​

回路図​

対応プラットフォーム​

はじめに​

Arduinoで遊ぶ​

ハードウェア​

ソフトウェア​

関数テーブル​

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リソース​

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