加速度

加速度传感器能够测量由于重力引起的加速度，传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。掌控板上的加速度计可测量加速度，测量范围为 -2g 到 +2g 之间。

掌控板的测量沿3个轴，每个轴的测量值是正数或负数，正轴越趋近重力加速度方向，其数值往正数方向增加，反之往负数方向减小，当读数为 0 时，表示沿着该特定轴“水平”放置。

  • X - 向前和向后倾斜。

  • Y - 向左和向右倾斜。

  • Z - 上下翻转。

使用前，导入mpython模块:

from mpython import *

获取X、Y、Z三轴的加速度:

x1 = accelerometer.get_x()
y1 = accelerometer.get_y()
z1 = accelerometer.get_z()

备注

通过 accelerometer.get_x() 获取3轴加速度。获取3轴加速度获取方法分别为 get_x() 、get_y() 、get_z() 。 每个轴的测量值根据方向是正数或负数，表示以克为单位的值。

您可以尝试掌控板按以下放置，观察3轴数据:

  • 平放桌面 –(0,0,-1)

  • 翻转平放桌面 –(0,0,1)

  • 掌控板下板边直立与桌面 –(1,0,0)

  • 掌控板左板边直立与桌面 –(0,1,0)

备注

发现什么规律没有？当重力加速度与加速度轴方向一致时，即等于1g的地球重力加速度。正方向为+1g，反方向为-1g。 假如您猛烈地摇动掌控板，您会看到加速度达到±2g，那是因为这个加速度计的最大测量值为±2g。

水平球

当检测到掌控板在X轴和Y轴方向倾斜时（范围-1g 至+1g），将X轴、Y轴的偏移值也就是加速度值（范围-1至1）分别映射在以设定的中心点为原点的X坐标上的Y坐标（范围32至-32）、X坐标（范围-64至64）上:

if y<=1 and y>=-1:
    offsetX=int(numberMap(y,1,-1,-64,64))
if x<=1 and x>=-1:
    offsetY=int(numberMap(x,1,-1,32,-32))

备注

numberMap(inputNum, bMin, bMax, cMin, cMax) 是映射函数，inputNum 为需要映射的变量，bMin 为需要映射的最小值，bMax 为需要映射的最大值，cMin 为映射的最小值，cMax 为映射的最大值。

水平球在X、Y坐标上的移动：水平球在坐标上的移动 = 中心点位置 + 加速度的偏移值:

move_x=Center_x+offsetX
move_y=Center_y+offsetY

如果水平球移动到中心位置，则亮绿灯，否则不亮灯:

if offsetX==0 and offsetY==0:
    rgb.fill((0,10,0))          #水平球在中心位置亮绿灯，亮度为10
    rgb.write()
else:
    rgb.fill((0,0,0))           #水平球不在中心位置灭灯
    rgb.write()

计算掌控板倾斜的角度

通过测量由于重力引起的加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜角
 1# 通过y轴加速度求y轴与水平面倾斜角度
 2from mpython import*
 3from lv_gui import *
 4from math import acos,degrees
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 7gui = GUI()
 8while True:
 9    y=accelerometer.get_y()
10    if y<=1 and y>=-1:
11        rad_y=acos(y)
12        deg_y=90-degrees(rad_y)
13        gui.fill(type=0)
14        gui.draw_label(text=str('%.2f°' %deg_y), row=1, color=0xffffff, wrap=False)
15        gui.update()
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使用前，导入mpython模块和math模块中acos函数、degrees函数:

from mpython import *
from math import acos,degrees

获取X轴的加速度:

x = accelerometer.get_x()

假设掌控板参考水平面为桌面，掌控板倾斜过程中，Y轴与桌面是平行，其夹角不变（一直是0度），发生变化的是X轴与桌面的夹角以及Z轴与桌面的夹角，而且桌面与X轴Z轴夹角变化度数是一样的。为了方便分析，我们从Y轴的方向俯看下去，那么这个问题就会简化成只有X轴和Z轴的二维关系。假设某一时刻掌控板处于如下状态：

../../_images/xgraph.png

在这个图中，Y轴已经简化和坐标系的原点O重合在了一起。我们来看看如何计算出掌控板的倾斜角，也就是与桌面的夹角a。g是重力加速度，gx、gz分别是g在X轴和Z轴的分量。

由于重力加速度是垂直于水平面的，得到：
角a+角b=90度
X轴与Y轴是垂直关系，得到：
角c+角b=90度
因此：
角a=角c

根据反余弦定理，计算角b的弧度值:

rad_x=acos(x)

计算夹角的角度，即角a=角c=90度-角b:

deg_x=90-degrees(rad_x)

备注

  • acos() 函数为返回反余弦弧度值。

  • degrees() 函数为将弧度转换为角度。