【Arduino】加速度センサ（MMA8452Q）で角度を算出する

atan2(ax, az)

np.arctan2(ax, az) 

Arduinoで加速度センサMMA8452Qの使い方

それでは実際にArduinoで加速度センサをつかってみましょう。

つかうもの

ここで使うものを紹介しておきます。

Arduino

Arduino Uno Rev3を使用しました。

▼ もちろん、ほかのArduinoをお使いになってもらっても構いません。

もしまだArduinoをお持ちでないようでしたら、オススメArduinoどれを選べばいい？Arduinoで電子工作をはじめる方へをご参考になさってみてください。

加速度センサ

ここでは、MMA8452Qを搭載した加速度センサモジュールを使用しました。MMA8452Qは、I2C通信対応で、12ビットもしくは8ビットの分解能をもつ加速度センサです。

その他の電子部品

ブレッドボードやジャンプワイヤをお持ちでない方は揃えておいてください。

開発環境

項目	バージョン
Arduino IDE	1.8.13
パソコン	macOS Big Sur 11.0.1

ArduinoとMMA8452Qの配線

こちらが、ArduinoとMMA8452Qの配線図になります。

ArduinoとMMA8452Qの配線図

ArduinoとMMA8452Qの配線で注意があります。それは、330Ωの抵抗を通してSCLとSDAをつなぐことです。ArduinoのGPIOが5Vであるのに対し、MMA8452Qが3.3V基準なので破損を防ぐため、抵抗でレベルシフトさせる必要があります。お使いのArduinoのデジタルピンが3.3Vの場合は、レベルシフトの必要はありません。

MMA8452Qライブラリのインストール

加速度センサからデータを読み取るには、SparkFunが公開しているMMA8452QのArduinoライブラリを使うと簡単です。

下記のGitHubページからzipファイルをダウンロードしてください。

zipファイルを解凍し、フォルダを~/Document/Arduino/libraries/へ移動します。そして、Arduino IDEを再起動します。

ライブラリのインストールができていれば、File → Examples → SparkFun MMA8452Q Accelerometer以下にMMA8452Qのサンプルプログラムが表示されるはずです。

もしくはライブラリマネージャから、「SparkFun MMA8452Q」でライブラリ検索してインストールしてください。

Platform IOでMMA8452Qライブラリ検索

ソースコード

こんな感じのプログラムを作っていきます。

加速度をシリアルプロッターで表示

サンプルプログラムをそのまま使わせて頂きました。加速度センサで取得した値をシリアルモニタや、シリアルプロッターで表示させることができます。

#include <Wire.h>
#include "SparkFun_MMA8452Q.h"

MMA8452Q accel;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();

  if (accel.begin() == false) {
    Serial.println("Not Connected. Please check connections and read the hookup guide.");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  if (accel.available()) {
    Serial.print(accel.getCalculatedX(), 3);
    Serial.print("\t");
    Serial.print(accel.getCalculatedY(), 3);
    Serial.print("\t");
    Serial.print(accel.getCalculatedZ(), 3);
    Serial.println();
  }
}

ソースコードの解説

accel.getCalculatedXなどで取得される値は、重力加速度1gを単位としてます。また、Spark Funの MMA8452Qチュートリアル によれば、データの転送速度は800Hzで、±2gまで測ることができるそうです。

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include "SparkFun_MMA8452Q.h"

MMA8452Q accel;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();

  if (accel.begin() == false) {
    Serial.println("Not Connected. Please check connections and read the hookup guide.");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  if (accel.available()) {
    float ax = accel.getCalculatedX();
    float az = accel.getCalculatedZ();
    float angle = atan2(ax, az) * 180.0 / PI;

    Serial.print(angle, 3);
    Serial.println();
  }
}