Me Compass
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提供的程式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。這也是本模組相比于其他商家同類型產品的優勢之一。該本 模組介面是白色色標，說明是I2C通信模式，需要連接到主機板上帶有白色標識的連接埠。
2、技術規格
l 工作電壓：5V DC
l 解析度：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 支援Arduino IDE程式設計, 並且提供運行庫來簡化程式設計；
l 支援mBlock圖形化程式設計，適合全年齡用戶；
l 使用RJ25介面連線方便；
l 模組化安裝，相容樂高系列；
l 配有接頭支援絕大多數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(表1)：
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提供的程式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。這也是本模組相比于其他商家同類型產品的優勢之一。該本 模組介面是白色色標，說明是I2C通信模式，需要連接到主機板上帶有白色標識的連接埠。
2、技術規格
l 工作電壓：5V DC
l 解析度：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 支援Arduino IDE程式設計, 並且提供運行庫來簡化程式設計；
l 支援mBlock圖形化程式設計，適合全年齡用戶；
l 使用RJ25介面連線方便；
l 模組化安裝，相容樂高系列；
l 配有接頭支援絕大多數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(表1)：
| 序號 1 2 3 4 5 6 | 引腳 GND VCC SDA SCL RDY KEY | 功能 地線 電源線 I2C資料介面 I2C時鐘介面 檢測資料是否已採集 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
由於電子羅盤模組介面是白色色標，當使用RJ25介面時，需要連接到主控板上帶有白色色標的連接埠。以Makeblock Orion為例，可以連接到3，4，6，7，8 號連接埠，如圖(圖1)：
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主機板時，模組SCL、SDA引腳需要連接到 I2C介面，即連接到A5、A4介面如下圖(圖2)所示：
當使用杜邦線連接到Arduino Uno主機板時，模組SCL、SDA引腳需要連接到 I2C介面，即連接到A5、A4介面如下圖(圖2)所示：
圖2. 電子羅盤模組與 Arduino UNO 連接圖
#include "MeOrion.h"
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
MeCompass myCompass(PORT_4);
#define LED_PIN 13
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("Initializing I2C devices...");
myCompass.init();
Serial.println("Testing device connections...");
Serial.println(myCompass.testConnection() ? "HMC5883L connection successful" : "HMC5883L connection failed");
}
void loop()
{
int16_t head_X, head_Y, head_Z;
double angle_number = 0;
head_X = Compass.getHeadingX();
head_Y = Compass.getHeadingY();
head_Z = Compass.getHeadingZ();
angle_number = myCompass.getAngle();
Serial.println(angle_number, 1);
delay(500);
}
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
MeCompass myCompass(PORT_4);
#define LED_PIN 13
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("Initializing I2C devices...");
myCompass.init();
Serial.println("Testing device connections...");
Serial.println(myCompass.testConnection() ? "HMC5883L connection successful" : "HMC5883L connection failed");
}
void loop()
{
int16_t head_X, head_Y, head_Z;
double angle_number = 0;
head_X = Compass.getHeadingX();
head_Y = Compass.getHeadingY();
head_Z = Compass.getHeadingZ();
angle_number = myCompass.getAngle();
Serial.println(angle_number, 1);
delay(500);
}
電子羅盤模組函數功能清單
| 函數 init(void) bool testConnection(void) double getAngle(void) int16_t getHeadingX(void) int16_t getHeadingY(void) int16_t getHeadingZ(void) void getHeading(int16_t *x, int16_t *y, int16_t *z) | 功能 電子羅盤初始化函數 模組連接檢測函數 獲取角度測量值 獲取X軸磁場測量值 獲取Y軸磁場測量值 獲取Z軸磁場測量值 同時獲取X、Y、Z軸磁場測量值 |
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常式；
（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；
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鍼來感應地球磁場，地球磁場與磁鍼之間的磁力時磁鍼轉動，直至磁鍼的兩端分別指向地球的磁南極與磁北極。電子羅盤也一樣，只不過把磁鍼換成了磁阻感測器，然後將感受到的地磁資訊轉換為數位信號輸出給使用者使用。
三軸電子羅盤由三軸磁阻感測器、雙軸傾角感測器和MCU構成。三軸磁阻感測器用來測量地球磁場，傾角感測器是在磁力儀非水準狀態時進行補償；MCU處理磁力 儀和傾角感測器的信號以及資料輸出和軟鐵、硬鐵補償。三個互相垂直的磁阻感測器，每個軸向上的感測器檢測在該方向上的地磁場強度。感測器產生的模擬輸出信 號進行放大後送入MCU進行處理。
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