MPU6050 con Arduino: leggere accelerazione su X, Y e Z

🧭 Introduzione

In questo progetto utilizzeremo il modulo MPU6050, un sensore molto diffuso nei progetti Arduino dedicati al rilevamento del movimento e dell’orientamento.

L’MPU6050 integra al suo interno:

Nel nostro primo esempio utilizzeremo soltanto la parte accelerometro e visualizzeremo i valori grezzi nel monitor seriale.

🎯 Cosa imparerai

🧰 Materiale necessario

🔌 Schema di collegamento

Il modulo MPU6050 comunica con Arduino tramite protocollo I2C.

🔗 Come funziona I2C

La comunicazione I2C utilizza soltanto due linee principali.

Su Arduino UNO:

• SDA → A4
• SCL → A5

Il vantaggio di I2C è che più dispositivi possono condividere le stesse linee SDA e SCL utilizzando indirizzi differenti.

📚 Librerie necessarie

Il progetto utilizza:

• Wire
• MPU6050

La libreria Wire è già inclusa nell’IDE Arduino.

Per la libreria MPU6050 apri:

Sketch
→ Include Library
→ Manage Libraries

e installa una libreria compatibile con l’MPU6050.

💻 Codice Arduino completo

// ============================================
// Progetto #77
// Accelerometro MPU6050 con Arduino
//
// Legge i valori grezzi di accelerazione
// sugli assi X, Y e Z
// ============================================

#include <Wire.h>
#include <MPU6050.h>

MPU6050 mpu;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  // Avvia la comunicazione I2C
  Wire.begin();

  // Inizializza il sensore MPU6050
  mpu.initialize();

  Serial.println("MPU6050 inizializzato");

  // Verifica la comunicazione con il sensore
  if (mpu.testConnection()) {

    Serial.println("Connessione MPU6050 OK");

  } else {

    Serial.println("Errore connessione MPU6050");

  }
}

void loop() {

  int16_t ax;
  int16_t ay;
  int16_t az;

  // Legge l'accelerazione sui tre assi
  mpu.getAcceleration(&ax, &ay, &az);

  Serial.print("X: ");
  Serial.print(ax);

  Serial.print(" | Y: ");
  Serial.print(ay);

  Serial.print(" | Z: ");
  Serial.println(az);

  delay(500);
}

⚙️ Come funziona il programma

Per prima cosa viene inizializzata la comunicazione I2C:

Wire.begin();

Poi inizializziamo il sensore:

mpu.initialize();

La funzione:

mpu.testConnection()

permette di controllare se Arduino riesce a comunicare con il sensore.

Infine:

mpu.getAcceleration(&ax, &ay, &az);

legge contemporaneamente i valori di accelerazione sui tre assi.

📐 Cosa rappresentano X, Y e Z

L’MPU6050 misura l’accelerazione lungo tre direzioni perpendicolari tra loro.

🔢 Perché i valori non sono espressi direttamente in g?

La funzione getAcceleration() restituisce valori grezzi provenienti dal convertitore interno dell’MPU6050.

Questi numeri devono essere convertiti se vogliamo ottenere valori fisici come:

• g
• m/s²

Con il fondo scala standard di ±2 g, il valore corrispondente a circa 1 g è tipicamente vicino a:

16384

Per esempio:

float ax_g = ax / 16384.0;

permette di ottenere l’accelerazione dell’asse X espressa approssimativamente in g.

🌍 Cosa succede quando il sensore è fermo

Un accelerometro non misura solamente i movimenti.

Quando il sensore è fermo sulla scrivania, rileva comunque l’effetto della gravità terrestre.

Per questo motivo potresti osservare qualcosa simile a:

X: 150
Y: -260
Z: 16420

Se il modulo è appoggiato in piano, generalmente l’asse orientato verticalmente registra un valore vicino a 1 g, mentre gli altri due restano vicini allo zero.

📊 Monitor seriale

Apri il monitor seriale dell’IDE Arduino e imposta:

9600 baud

Vedrai dati simili a:

X: 124 | Y: -318 | Z: 16390
X: 131 | Y: -325 | Z: 16375
X: 1940 | Y: -840 | Z: 15810

Muovendo o inclinando il sensore noterai immediatamente cambiare i valori.

🌀 E il giroscopio?

L’MPU6050 non contiene soltanto un accelerometro.

Integra anche un giroscopio a tre assi, che permette di misurare la velocità di rotazione.

Combinando i dati dei due sensori è possibile stimare in modo molto più efficace l’orientamento del dispositivo.

⚠️ Problemi comuni

🎯 Calibrazione del sensore

Ogni MPU6050 presenta piccoli errori e offset.

Per applicazioni più precise è quindi utile effettuare una calibrazione.

La calibrazione permette di compensare:

• offset dell’accelerometro;
• offset del giroscopio;
• piccole differenze tra un sensore e l’altro.

🔄 Varianti possibili

🚀 Progetto successivo: calcolare l’inclinazione

Ora che sappiamo leggere X, Y e Z, possiamo utilizzare questi valori per calcolare l’orientamento del sensore.

Per esempio possiamo ricavare:

• roll;
• pitch;
• variazioni di inclinazione;
• movimenti improvvisi.

🧠 Cosa impari con questo progetto

✅ Cosa devi ricordare