マルチ機能(MARG)センサー(ATD-M4S,GY-80)

先日使ってみたマルチ機能センサー(ATD-M4S,GY-80)用のライブラリ「GY80.h」の使い方をまとめてみました

※MARG(英：Magnetic, Angular Rate and Gravity)センサーとは、3軸角速度計と3軸加速度計からなるIMU(慣性計測装置、英: inertial measurement unit)と、さらに3軸地磁気計によって構成されるマルチセンサーアレイの事。

1. 「GY80.h」サンプルプログラム

以下「GY80.h」ライブラリを使ったマルチ機能センサー(ATD-M4S,GY-80)とデータの送受信を行うためのサンプルプログラムです

#include <Wire.h>
#include <GY80.h>
GY80 sensor = GY80(); //GY80インスタンスを作成する

void setup(){
   Serial.begin(9600);  // 毎秒9600ビットでシリアル通信を初期化する
   sensor.begin();}  //センサーを初期化する

void loop(){
   GY80_scaled val = sensor.read_scaled(); //すべてのセンサーから値を取得する
   // 以下値をシリアル出力する
   Serial.print("Mag:");    //磁力計の値
   Serial.print(val.m_x,2);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.m_y,2);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.m_z,2);
   Serial.print(' ');
   Serial.print("Acc:");    //加速度計の値
   Serial.print(val.a_x,3);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.a_y,3);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.a_z,3);
   Serial.print(' ');
   Serial.print("Gyro:");   //ジャイロスコープの値
   Serial.print(val.g_x,1);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.g_y,1);
   Serial.print(',');
   Serial.print(val.g_z,1);
   Serial.print(' ');
   Serial.print("P:");      //気圧の値
   Serial.print(val.p,5);
   Serial.print(' ');
   Serial.print("T:");      //気温の値
   Serial.println(val.t,1);
   delay(250);}              // 安定性のための読み取り間の遅延

図1：サンプルプログラム

※プログラムの詳細はコチラ

※プログラムはコチラを参考にさせて頂きました

上記プログラムを例にArduino IDEで使用する「GY80.h」ライブラリー独自の関数とその機能は以下の通りです。

2. 初期設定

2.1 ライブラリ呼出し

最初に「GY80.h」ライブラリを呼び出す事で以下の機能が利用可能になります。

#include <GY80.h>

2.2 インスタンス作成

GY80インスタンス（ここではsensorという名前）を作成します。

GY80 sensor = GY80();

2.3 初期化

センサーを初期化します。

sensor.begin();

2.4 フルスケール範囲

GY80_scaleタイプより、各センサーから得られた値をスケーリングする方法を細かく設定出来ます。

デフォルト(def)から変更しない場合は何もしません。

詳細については表1を参照下さい。

表1：GY80_scaleタイプ一覧

項目	内容
磁力計フルスケール範囲を設定する[μT] 例：void m_set_scale(uint8_t scale);	GY80_m_scale_88 GY80_m_scale_130 GY80_m_scale_190 GY80_m_scale_250 GY80_m_scale_400 GY80_m_scale_470 GY80_m_scale_560 GY80_m_scale_810 //(def)
加速度計フルスケール範囲をGで設定する例：void a_set_scale(uint8_t scale);	GY80_a_scale_2 GY80_a_scale_4 GY80_a_scale_8 GY80_a_scale_16 //(def)
測定周波数を設定する例：void a_set_bw(uint8_t bw);	GY80_a_bw_3200 //1600Hz GY80_a_bw_1600 // 800Hz GY80_a_bw_800 // 400Hz GY80_a_bw_400 // 200Hz GY80_a_bw_200 // 100Hz GY80_a_bw_100 // 50Hz GY80_a_bw_50 // 25Hz GY80_a_bw_25 // 12.5Hz GY80_a_bw_12_5//6.25Hz //(def) GY80_a_bw_6_25 // 3.13Hz GY80_a_bw_3_13 // 1.56Hz GY80_a_bw_1_56 // 0.78Hz GY80_a_bw_0_78 // 0.39Hz GY80_a_bw_0_39 // 0.20Hz GY80_a_bw_0_20 // 0.10Hz GY80_a_bw_0_10 // 0.05Hz
ｼﾞｬｲﾛｽｺｰﾌﾟのｽｹｰﾙをdpsに設定します。例：void g_set_scale(uint8_t scale);	GY80_g_scale_250 GY80_g_scale_500 GY80_g_scale_2000

2.5 変数の型

GY80の各タイプの構造体に使用されている変数の型は表2の通りです。

表2：変数の型一覧

項目	内容
GY80_scaled	float a_x; float a_y; float a_z; float m_x; float m_y; float m_z; float g_x; float g_y; float g_z; float p; float t;
GY80_raw	int16_t a_x; int16_t a_y; int16_t a_z; int16_t m_x; int16_t m_y; int16_t m_z; int16_t g_x; int16_t g_y; int16_t g_z; uint32_t p; uint16_t t;
GY80_single_raw	int16_t x; int16_t y; int16_t z;
GY80_single_scaled	float x; float y; float z;

3. 測定

3.1 測定(スケーリングされた値)

GY80_scaledタイプより、すべてのセンサーからスケーリングされた値を取得する例です。

詳細については表3を参照下さい。

GY80_scaled val = sensor.read_scaled;

表3：GY80_read_scaledタイプ一覧

項目	内容
GY80_scaled read_scaled();	すべてのセンサーからスケーリングされた値を返す。
GY80_single_scaled m_read_scaled();	磁力計からのスケーリングされた値をmicroTesla [μT]で返す。
GY80_single_scaled a_read_scaled();	G、1G = 9.81m / s2でスケールされた加速度計の値を返す。
GY80_single_scaled g_read_scaled();	dps、6dps = 1rpmでスケールされたジャイロスコープの値を返す。
float p_read_scaled();	バール(100kPa/bar)の圧力値を返す。
float p_read_altitude();	高度をmで返す - 正確ではなく、気圧が時間と共に変化するので、高度差を測定するためだけに短時間でよく使用される。
float t_read_scaled();	温度を摂氏で取得した値を返す。

3.2 測定(生データ)

GY80_rowタイプより、すべてのセンサーから生データを取得する例です。

詳細については表4を参照下さい。

GY80_raw val = sensor.read_raw;

表4：GY80_rowタイプ一覧

項目	内容
GY80_raw read_raw();	すべてのセンサーから生データを返す。
GY80_single_raw m_read_raw();	磁力計から生データを返す。
GY80_single_raw a_read_raw();	加速度計から生データを返す。
GY80_single_raw g_read_raw();	ジャイロスコープから生データを返す。
uint32_t p_read_raw();	気圧計から生データを返す。
uint16_t t_read_raw();	温度計から生データを返す。