Вычисление углов наклона (Roll/Pitch/Yaw) из данных MPU6050 на Arduino Nano в Visuino

Компоненты и материалы

• Arduino Nano R3 (или совместимая плата) — 1 шт.
• Модуль MPU-6050 (акселерометр + гироскоп) — 1 шт. (SparkFun или аналогичный)
• 4 перемычки «мама-мама»

Инструменты и ПО

• Arduino IDE 1.6.7+ (обязательно!)
• Visuino — графическая среда разработки для Arduino (visuino.com)

О проекте

Ранее я показывал подключение MPU9250. Здесь — упрощенный вариант для MPU-6050: только акселерометр и гироскоп, без компаса. Задача — преобразовать ускорения по осям X, Y, Z в 3D-углы ориентации (Roll, Pitch, Yaw) и выводить их в Visuino (Scope, Gauges).

Шаг 1: Подключение MPU-6050 к Arduino Nano (I2C)

MPU-6050	Arduino Nano	Провод
VCC	5V	Красный
GND	GND	Черный
SCL	A5	Желтый
SDA	A4	Зеленый

Шаг 2: Настройка Visuino

1. Запустите Visuino.
2. Кликните «Tools» на компоненте Arduino → выберите Arduino Nano.

Шаг 3: Добавление компонентов в Visuino

1. Accelerometer Gyroscope MPU6000/MPU6050 I2C (фильтр «6050» в Toolbox) — кидаем в рабочую область.
2. Acceleration To Angle (фильтр «angle») — кидаем рядом.
3. Соедините выходы Out (X, Y, Z ускорения) компонента MPU6050 с входами In (X, Y, Z) компонента AccelerationToAngle. Visuino разведет провода автоматически.
4. Соедините Out (I2C) компонента MPU6050 с In (I2C канал) компонента Arduino.

Шаг 4: Пакетная передача данных (Packet + 3 Binary Analog)

Для вывода углов в Scope/Instruments Visuino упакуем 3 канала в пакет.

1. Добавьте компонент Packet (фильтр «packet»).
2. В Object Inspector → Head Marker → «...» → введите заголовок пакета, напр. 55 55 (два байта 0x55).
3. Кнопка «Tools» у Packet → Elements → добавьте 3 элемента «Binary Analog».
4. Соедините выходы Out (X, Y, Z углы) компонента AccelerationToAngle с входами In трех Binary Analog элементов пакета.
5. Соедините Out пакета с In канала Serial[0] компонента Arduino.

Шаг 5: Генерация, компиляция и загрузка

1. В Visuino нажмите F9 (или кнопку Generate) — откроется Arduino IDE с сгенерированным кодом.
2. В Arduino IDE нажмите Upload.

Шаг 6: Запуск и наблюдение

1. В Visuino выберите COM-порт.
2. В выпадающем списке «Format:» выберите Packet1.
3. Нажмите Connect.
4. Вкладка Scope — графики Roll/Pitch/Yaw во времени.
5. Вкладка Instruments — аналоговые индикаторы (Gauges) для каждого угла.

Результат

Вы получили работающую систему: MPU-6050 → Arduino Nano → Visuino, визуализирующую 3D-ориентацию в реальном времени. Проект Visuino можно скачать (прикреплен к статье).

Важные замечания

• MPU-6050 выдает углы только по акселерометру (Roll, Pitch). Yaw (рыскание) по акселерометру определить нельзя — нужен гироскоп/магнетометр (MPU9250) или фильтрация (Madgwick/Mahony). Компонент Acceleration To Angle в Visuino считает именно Roll/Pitch.
• Для стабильных показаний рекомендуется калибровка смещения (offsets) MPU-6050.
• Visuino — платный софт (есть trial), но для обучения и простых проектов очень удобен.