Impara a leggere l’IMU – Inertial Measurements Unit
In questo tutorial imparerai a leggere i valori del sensore IMU – Inertial Measurments Unit che si trova sulla scheda Arduino Nano 33 BLE.
Si tratta di un doppio sensore, accelerometro e giroscopio, che rileva sia i dati di accelerazione lineare che quelli di accelerazione angolare.
Come vedrai nel video, l’IMU consente di rilevare e caratterizzare attraverso una sequenza di letture il movimento e la traiettoria che il dispositivo compie se viene spostato dalla sua posizione iniziale di riposo, tuttavia classificare i dati raccolti in una precisa “gesture” non è un problema risolubile con tecniche tradizionali.
Lo sketch mostrato nel video è riportato nel riquadro sottostante. Attraverso l’icona collocata nell’angolo in alto a sinistra del riquadro, è possibile copiare nella clipboard l’intero codice.
Se incolli il codice copiato dal riquadro all’interno dell’IDE Arduino, assicurati di partire da una pagina bianca, in cui avrai quindi rimosso il template delle due funzioni, loop e setup, inserite automaticamente dall’IDE.
La versione che segue è quella riferita alla Board Arduino Nano 33 BLE Rev.1, in cui viene quindi inclusa la libreria Arduino_LSM9DS1.h corrispondente al chip IMU presente su questa scheda.
/*
IMU Capture
Questo sketch utilizza il sensore IMU (Inertial Measurments Unit)
che si trova a bordo dell'Arduino nano 33 BLE sense per leggere
i dati dell'accelerometro e del giroscopio e scriverli sul serial monitor
Di default il sensore viene campionato a 119 Hz, cioè 119 volte in un secondo.
Lo sketch, attende che vi sia un movimento significativo, in cui il
valore di accelerazione sia superiore ad una certa soglia, e in tal caso recupera
e visualizza le 119 misurazioni che vengono fatte nel successivo intervallo di
tempo pari ad un secondo.
Puoi usare il serial plotter per vedere i dati in forma grafica
Questo è lo sketch per la Rev. 1 delle schede:
- Arduino Nano 33 BLE o Arduino Nano 33 BLE Sense board
Created by Don Coleman, Sandeep Mistry
Modified by Dominic Pajak, Sandeep Mistry
Modified by Spazio Chirale
This example code is in the public domain.
*/
#include <Arduino_LSM9DS1.h> // IMU usato nella Rev. 1 delle Board Nano 33 BLE
const float accelerationThreshold = 2.5; // soglia significativa in valori G
const int numSamples = 119; // numero di campioni da leggere (1 secondo)
int samplesRead; // variabile per tenere traccia del numero di campioni letti
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
// inizializzo l'IMU
if (!IMU.begin()) {
Serial.println("Inizializzazione del sensore IMU fallita!");
while (1);
}
// stampo l'intestazione del flusso CSV
Serial.println("aX,aY,aZ,gX,gY,gZ");
}
void loop() {
float aX, aY, aZ, gX, gY, gZ;
// attendo un movimento significativo
while (true) {
if (IMU.accelerationAvailable()) {
// leggo i valori di accelerazione
IMU.readAcceleration(aX, aY, aZ);
// sommo tra loro i valori assoluti
float aSum = fabs(aX) + fabs(aY) + fabs(aZ);
// verifico che il valore complessivo sia sopra la soglia
if (aSum >= accelerationThreshold) {
// inizializzo il conteggio dei campioni
samplesRead = 0;
break; // esco dal ciclo di attesa
}
}
}
// loop per recuperare 119 campioni
// corrispondenti ad un intervallo pari ad 1 secondo
// poiché l'IMU viene campionato a 119 Hz.
while (samplesRead < numSamples) {
// verifico che siano disponibili sia i valori dell'accelerometro
// che del giroscopio
if (IMU.accelerationAvailable() && IMU.gyroscopeAvailable()) {
// leggo i valori
IMU.readAcceleration(aX, aY, aZ);
IMU.readGyroscope(gX, gY, gZ);
samplesRead++;
// stampo i dati separati da virgole (formato CSV)
Serial.print(aX, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(aY, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(aZ, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gX, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gY, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gZ, 3);
Serial.println();
if (samplesRead == numSamples) {
// è l'ultimo dei 119 campioni per cui inserisco una linea vuota
Serial.println();
}
}
}
}
La versione dello sketch per la Board Arduino Nano 33 BLE Rev.2 differisce solo per la riga che include la libreria relativa all’IMU. Lo sketch che segue è quello relativo a questa seconda versione e viene inclusa la libreria Arduino_BMI270_BMM150.h relativa ai due sensori Bosh che implementano l’IMU su questa versione della scheda.
/*
IMU Capture
Questo sketch utilizza il sensore IMU (Inertial Measurments Unit)
che si trova a bordo dell'Arduino nano 33 BLE sense per leggere
i dati dell'accelerometro e del giroscopio e scriverli sul serial monitor
Di default il sensore viene campionato a 119 Hz, cioè 119 volte in un secondo.
Lo sketch, attende che vi sia un movimento significativo, in cui il
valore di accelerazione sia superiore ad una certa soglia, e in tal caso recupera
e visualizza le 119 misurazioni che vengono fatte nel successivo intervallo di
tempo pari ad un secondo.
Puoi usare il serial plotter per vedere i dati in forma grafica
Questo è lo sketch per la Rev. 1 delle schede:
- Arduino Nano 33 BLE o Arduino Nano 33 BLE Sense board
Created by Don Coleman, Sandeep Mistry
Modified by Dominic Pajak, Sandeep Mistry
Modified by Spazio Chirale
This example code is in the public domain.
*/
#include <Arduino_BMI270_BMM150.h> // IMU usato nella Rev. 2 delle Board Nano 33 BLE
const float accelerationThreshold = 2.5; // soglia significativa in valori G
const int numSamples = 119; // numero di campioni da leggere (1 secondo)
int samplesRead; // variabile per tenere traccia del numero di campioni letti
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
// inizializzo l'IMU
if (!IMU.begin()) {
Serial.println("Inizializzazione del sensore IMU fallita!");
while (1);
}
// stampo l'intestazione del flusso CSV
Serial.println("aX,aY,aZ,gX,gY,gZ");
}
void loop() {
float aX, aY, aZ, gX, gY, gZ;
// attendo un movimento significativo
while (true) {
if (IMU.accelerationAvailable()) {
// leggo i valori di accelerazione
IMU.readAcceleration(aX, aY, aZ);
// sommo tra loro i valori assoluti
float aSum = fabs(aX) + fabs(aY) + fabs(aZ);
// verifico che il valore complessivo sia sopra la soglia
if (aSum >= accelerationThreshold) {
// inizializzo il conteggio dei campioni
samplesRead = 0;
break; // esco dal ciclo di attesa
}
}
}
// loop per recuperare 119 campioni
// corrispondenti ad un intervallo pari ad 1 secondo
// poiché l'IMU viene campionato a 119 Hz.
while (samplesRead < numSamples) {
// verifico che siano disponibili sia i valori dell'accelerometro
// che del giroscopio
if (IMU.accelerationAvailable() && IMU.gyroscopeAvailable()) {
// leggo i valori
IMU.readAcceleration(aX, aY, aZ);
IMU.readGyroscope(gX, gY, gZ);
samplesRead++;
// stampo i dati separati da virgole (formato CSV)
Serial.print(aX, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(aY, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(aZ, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gX, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gY, 3);
Serial.print(',');
Serial.print(gZ, 3);
Serial.println();
if (samplesRead == numSamples) {
// è l'ultimo dei 119 campioni per cui inserisco una linea vuota
Serial.println();
}
}
}
}