由于最近的一个小项目，接触到了Arduino+MPU9250获取加速度、角速度和磁场数据，并计算Pitch角、Roll角、Yaw角。现对搜索到的资料和复现的代码进行一些整理。

一. IMU原理

1. 加速度计原理

2. 陀螺仪原理

3. 磁力计原理

(1) 霍尔效应(Hall Effect)

(2) 磁阻效应(Magneto-resistive effect)

二. 接线及通信方式详解

三. 数据读取原理及程序

四. 数据初始化及校准

五. 角度计算

一. IMU原理

通常使用的IMU惯性传感器为六轴/九轴。六轴包括X、Y、Z三轴上的加速度以及X、Y、Z三轴上的角速度。九轴相比于六轴增加了X、Y、Z三轴上的磁场强度。

因此，在一个完整的九轴IMU中集成了加速度计、陀螺仪和磁力计。

原理详解可参考：https://www.youtube.com/watch?v=eqZgxR6eRjo

1. 加速度计原理

首先，移动的质量块(mass)两端连接在簧片(Springs)上，簧片被限制在一个方向上移动；此外，还包括固定板(Fixed plates)；当在特定的方向上施加加速度时，质量块将移动，此时板与质量块之间的电容将发生变化(C1、C2)，电容的变化将被测量，并且对应特定的加速度值。

2. 陀螺仪原理

当质量块(mass)以特定速度沿特定方向移动时，以及当施加外部角速度(Angular Rate)(如绿色箭头所示)时，根据科里奥利效应(Coriolis effect)将产生力，如蓝色箭头所示，这将产生部分垂直方向位移，与加速度计相似，这种位移会导致电容变化。测量并处理后，将对应于一个特定的角速度。

如图所示，质量块(mass)不断移动，当产生一个外部角速度(Angular Rate)时，质量周围的绿色柔性部分将移动，并产生垂直于移动方向(Driving Direction)的位移，引起电容的变化(橙色与蓝色区域)。

3. 磁力计原理

目前市面上的磁力计大多基于霍尔效应(Hall Effect)或者磁阻效应(Magneto-resistive effect)测量地球磁场。

(1) 霍尔效应(Hall Effect)

在导电板上，设置电流流过导电板，电子会直接从板的一侧流到另一侧。

接下来在附近引入磁场，会干扰电子流动，电子会偏转到板的一测。正电荷偏转到板的另一测。

这意味着，现在在两侧放一个测量仪器，将测得一个电压值，这取决于磁场的强度和方向。

(2) 磁阻效应(Magneto-resistive effect)

磁阻效应的话，即使用对磁场敏感的材料，通常由铁Fe和镍Ni组成，所以当这些材料暴露在磁场中时，材料的电阻会发生改变。根据电阻的变化进行处理和计算可得到磁场的强度和方向。

一、Arduino+MPU6050/MPU9250——IMU惯性传感器原理相关推荐

「机器人学」“IMU惯性传感器”讲解
一.前言惯性传感器(IMU)能够测量传感器本体的角速度和加速度,被认为与相机传感器具有明显的互补性,而且十分有潜力在融合之后得到更完善的SLAM系统. 二.IMU工作特点 IMU虽然可以测得角速度和 ...
2.1.6 IMU惯性传感器
更多内容,请关注: github:Autopilot-Updating-Notes gitee: Autopilot-Updating-Notes 2.1.6.1 原理惯性测量单元IMU(Inert ...
【Arduino教程】GP2Y1014AU粉尘传感器原理分析及使用
一.概述 GP2Y1014AU粉尘传感器是夏普开发的一款光学灰尘监测传感器模块,在其中间有一个大洞,空气可以自由流过,它里面邻角位置放着红外发光二极管和光电晶体管,红外发光二极管定向发送红外,当空气中 ...
基于Matlalb使用惯性传感器融合和MPU9250估计方向（附源码）
目录一.硬件连接二.创建传感器对象 2.1 创建一个对象并包含 I2C 库 2.2 创建 MPU-9250 传感器对象 2.3 补偿磁力计失真 2.4 将MPU-9250传感器的轴线与NED坐标对 ...
惯性传感器（IMU）简介【转】
近两年来,车联网.自动驾驶.无人驾驶.汽车智能化.网联化等成为了汽车行业的热点话题,未来汽车一定是朝着安全.可靠及舒适的方向发展.而这一切背后的发展都离不开传感器的作用,今天我们就来聊聊用途越来越广的 ...
单片机毕业设计 NodeMCU使用mpu6050惯性传感器
文章目录 1 简介 MPU6050传感器引脚连接相关代码 6 最后 1 简介 Hi,大家好,学长今天向大家介绍 NodeMCU如何使用mpu6050惯性传感器 MPU6050传感器 MPU6050 ...
惯性测量单元（IMU）传感器--MEMS微纳制造系列简报
随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进,5G.人工智能.物联网等基础设施日趋完善,无人驾驶.无人机.VR/AR等终端应用技术商业化规模快速增长,而连接新一代信息技术的基础技术与终端应用的--以MEMS ...
MEMS微纳制造系列简报——惯性测量单元（IMU）传感器
随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进,5G.人工智能.物联网等基础设施日趋完善,无人驾驶.无人机.VR/AR等终端应用技术商业化规模快速增长,而连接新一代信息技术的基础技术与终端应用的--以MEMS ...
自动驾驶传感器评估 ——IMU惯性测量单元
自动驾驶传感器评估 --IMU惯性测量单元前言对于自动驾驶来说,高精度定位必不可少.为了让自动驾驶系统更高频率的获取定位信息,就必须引入更高频率的传感器,这时就体现出了惯性测量单元(Inertia ...

一、Arduino+MPU6050/MPU9250——IMU惯性传感器原理

一. IMU原理

1. 加速度计原理

2. 陀螺仪原理

3. 磁力计原理

(1) 霍尔效应(Hall Effect)

(2) 磁阻效应(Magneto-resistive effect)

一、Arduino+MPU6050/MPU9250——IMU惯性传感器原理相关推荐

最新文章

热门文章