BNO055 - Leírás

Ha valaha dolgoztál már - vagy tervezted, de elment tőle a kedved - 9 szabadságfokú szenzorral, akkor pontosan tudod mekkora kihívás kinyerni a gyorsulásmérő, a giroszkóp és a mágneses iránytű adatait és meghatározni az orientációdat az aktuális 3D térben. A 3D térbeli tájékozódás, az orientáció meghatározása, egy kemény, kihívásokkal teli és főleg sok matematikai ismeretet igénylő feladat.  A szenzorfúziós algoritmusok (a titkos recepje a különféle 3D-s valósidejű rendszereknek) segítsége nélkül nehéz jó de mégis olcsó rendszereket készíteni, amik ötvözik a gyorsulásmérő, magnetométer és giroszkóp adatokat a stabil háromtengelyes orientációs kimenetben.

A BOSCH az első olyan cég, aki a gyorsulásmérő, magnetométer és a giroszkóp mellé egy nagysebességű ARM Cortex-M0 alapú processzort is belerakott az egycsipes megoldásába. Ez a processzor dolgozza fel a szenzoroktól érkező jeleket és végzi el a szükséges számításokat, ügyelve a valós idejű követelményekre.

A végeredmény amit kiköp magából, már egy jól használható Euler-szög, vagy egy irány.

Ahelyett, hogy heteket, vagy akár hónapokat töltenénk el a helyes 3D térbeli tájékozódáshoz szükséges algoritmusok fejlesztésével, percek alatt a kész megoldást veheted a kezedbe és tényleg a lényegre tudsz koncentrálni. Köszönhetően a miniatűr BOSCH BNO055 intelligens 9-DOF (degrees of freedom)  szenzornak.

A BNO055 9-DOF szenzor az alábbi valós idejű adatokat tudja szolgáltatni:

• Abszolút orientáció (Euler Vector, 100 Hz-es) Három tengelyes orientációs adatok a 360 ° -os gömb alapján
• Abszolút orientáció (Quaterion, 100 Hz-es) Négy pont kvaternió kimenet pontosabb adatok manipulálása
• Szögsebesség-vektora (20Hz) Három tengely  "fordulatszám" rad / s
• Gyorsulásvektor (100Hz) háromtengelyű gyorsulás (gravitációs + egyenes vonalú mozgás) m / s ^ 2
• Mágneses térerősség vektor (100Hz) háromtengelyű mágneses mező érzékelő mikro Tesla (uT)
• Lineáris gyorsulásvektor (100Hz) Három tengelyes lineáris gyorsulási adatok (gyorsulás mínusz gravitációs) m / s ^ 2
• Gravity Vector (100Hz) Három tengelyes nehézségi gyorsulás (levonva a mozgás), m / s ^ 2
• Hőmérséklet (1 Hz) Környezeti hőmérséklet Celsius fokban

Szuper ugye? Hogy még könnyebben használható legyen a BNO055 9-DOF szenzor, ezért egy olyan panelra került, amin 3.3V-os feszültség szabályzó, jelszint illesztő is helyet kapott. Mindez I2C interfészen illeszthető és egy RESET láb is található rajta. Készre szerelt és tesztelt. Csak egy minimális forrasztás kell, a tüskesor beforrasztásához, hogy könnyen csatlakoztatni tudd akár egy Raspberry PI-hez, vagy például egy Trinket, Arduino kontrollerhez. Arduino library és Processing grafikus interfész elérhető hozzá.

Technikai információk:

• Datasheet
• Adafruit BNO055 Library (Github)
• Méret: 20mm x 27mm x 4mm / 0.8" x 1.1" x 0.2"
• Header holes begin 4mm from the mounting holes
• Mounting Hole dimensions: 20mm x 12mm apart
• Uses I2C address 0x28 (default) or 0x29
• Weight: 3g

BNO055 Key features:

Outputs fused sensor data Quaternion, Euler angles, Rotation vector, Linear acceleration, Gravity, Heading 
3 sensors in one device an advanced triaxial 16bit gyroscope, a versatile, leading edge triaxial 14bit accelerometer and a full performance geomagnetic sensor 
Small package LGA package 28 pins Footprint 3.8 x 5.2 mm

BNO055 letölthető tartalmak:

https://github.com/fm4dd/pi-bno055

https://learn.adafruit.com/adafruit-bno055-absolute-orientation-sensor/overview

BNO055.pdf

További hasznos segítség a 3D világához:

3D Rotation Converter https://www.andre-gaschler.com/rotationconverter/

https://en.wikipedia.org/wiki/Conversion_between_quaternions_and_Euler_angles

https://rock-learning.github.io/pytransform3d/rotations.html#rotation-matrix

https://c-stem.ucdavis.edu/wp-content/uploads/2017/12/MagPi70_ChPlotting.pdf

https://c-stem.ucdavis.edu/students-parents/getting-started/

http://www.chrobotics.com/library/understanding-quaternions

https://numpy.org/

https://towardsdatascience.com/an-easy-introduction-to-3d-plotting-with-matplotlib-801561999725

Visualizing quaternions (4d numbers) with stereographic projection

Quaternions and 3d rotation, explained interactively

$\text{Visualizing }$$\text{quaternions}$

https://eater.net/quaternions