ESP8266 y ADXL345 acelerómetro de 3 ejes. Lectura Serial

ADXL345

Buenas a todos!! El ADXL345 es un sensor súper versátil en campos como la robótica, drones o sistemas de seguridad.

Pues tengo varias ideas para el pero por el momento es mejor hablar sobre que es el sensor ADXL345 y cuales son sus características más destacadas.

¿Que es el sensor ADXL345?

El sensor ADXL345 es un acelerómetro digital de 3 ejes ampliamente utilizado en aplicaciones muy diversas, desde drones y robots hasta dispositivos portátiles y sistemas de control industrial. El sensor ADXL345 tiene una muy popular gracias a su alta precisión, bajo consumo de energía y facilidad de uso.

Las aplicaciones típicas para el sensor ADXL345:

• Detección de movimiento: Detección de movimiento: En sistemas de seguridad, juegos, interfaces gestuales.
• Control de orientación: Control de orientación: En drones, robots, estabilizadores de imagen.
• Monitoreo de vibraciones: En maquinaria industrial, equipos de diagnóstico.
• Interfaz hombre-máquina: En dispositivos portátiles, controles remotos.
• Reconocimiento de patrones de movimiento: En aplicaciones de fitness, rehabilitación.

Principales Características técnicas funcionalidades:

• Consumo de 23uA en modo de medición y 0.1uA en modo standby
• Voltaje en un rango de 2.0V a 3.6V (ADXL345 funciona a 3,3V)
• Conexión SPI de 3 o 4 lineas e interfaces I2C
• Resolución fija de 10-bits y una máxima de 13-bits
• Temperatura de uso -40º hasta +85º

Las principales funcionalidades del sensor ADXL345 pueden ser:

• Medición de Aceleración: Mide la aceleración en los tres ejes del espacio (X, Y, Z), así permite determinar la orientación, inclinación o movimiento de un objeto.
• Rango de medición configurable: Permite mediciones de ±2g, ±4g, ±8g y ±16g, adaptándose a diferentes aplicaciones.
• Alta Resolución: Con una resolución de hasta 13 bits, lo que se traduce en una alta precisión en la medición de la aceleración.
• Bajo Consumo de Energía: Consume muy poca energía, tanto en modo de medición como en modo de espera, con consumos tan reducidos es ideal para dispositivos alimentados por batería.
• Comunicación: Puede comunicarse a través de interfaces I2C o SPI.
• Regulador de Voltaje Integrado: Incorpora un regulador de voltaje interno, simplificando el diseño del circuito.
• Tasa de muestreo configurable: Permite ajustar la frecuencia a la que se toman las medidas
• Interrupciones configurables: Se puede configurar para generar interrupciones cuando se detectan ciertos eventos, como una aceleración determinada o un cambio de orientación.

¿Cómo Funciona?

El ADXL345 utiliza micro-condensadores que se desplazan físicamente cuando se aplica una fuerza (aceleración). Este desplazamiento cambia la capacitancia de los condensadores, lo que se traduce en una señal eléctrica que es convertida a un valor digital por un convertidor analógico-digital (ADC) interno.

En esta señal digital es donde se encuentran los datos que utilizaremos para representar las coordenadas X Y Z

Como usar el sensor ADXL345

Para utilizar el sensor ADXL345 de una manera más amigable tenemos disponibles varias librerías que simplifican su uso y que como comentamos mas arriba, nos permitirá tanto lectura de datos como programar eventos. Estas son las librerías más populares:

• Adafruit ADXL345 library: Es una de las librerías más conocidas y documentadas, desarrollada por Adafruit Industries.

  Esta librería ofrece una amplia gama de funciones para configurar y leer datos del sensor, como establecer el rango de medición, ajustar la tasa de muestreo y leer los valores de aceleración en los tres ejes. Es muy fácil de usar gracias a su interfaz es intuitiva y bien estructurada, lo que facilita su integración en tus proyectos.

• SparkFun ADXnodemcu adxl 345L345 library: Muy similar a la librería de Adafruit pero desarrollada por SparkFun Electronics.

  Esta librería comparte muchas similitudes con la de Adafruit y puede incluir algunas funciones adicionales o variaciones en la implementación, pero en general, su funcionalidad es prácticamente la misma.

• Jarzebski Arduino ADXL345: Esta librería ofrece algunas funciones más avanzadas, como la detección de caídas libres y la detección de golpes y una mayor personalización de la configuración del sensor. Incluye gravedades como Marte, la Luna o el sol. No es la más conocida pero merece la pena darle un vistazo.

Opciones avanzadas:

Para el ejemplo del sensor ADXL345 vamos a utilizar la librería Adafruit ADXL345 library conectado a un microcontrolador ESP8266 NodeMCU por protocolo I2C. El sensor es alimentado por los 3.3V que ofrece el microcontrolador y el NodeMCU se alimenta por el mismo cable USB por donde recibiremos los datos.

El ejemplo es el mismo que aparece en su web así que no pondré parte del ejemplo que esta en la misma librería. Una vez cargado el programa pasará por los siguientes procesos:

• Creamos el sensor:

  
      /* Crea el sensor. 12345 asigna una ID unica para el sensor*/
      Adafruit_ADXL345_Unified accel = Adafruit_ADXL345_Unified(12345);
      
      

• En el apartado void setup() inicializamos el sensor y seleccionamos el rango:

  
        /* Inicializa el sensor */
        if(!accel.begin()) {
        	/* Hay un problema al conectar ADXL345 ... compruebe las conexiones... */
        	Serial.println("Ooops, no ADXL345 detected ... Check your wiring!");
        	while(1);
        }
        
        /* Selecciona el rango apropiado para tu proyecto */
        accel.setRange(ADXL345_RANGE_16_G);
      
      

• Una vez en el loop tomamos los eventos para luego mostrarlos en el monitor serial. Los datos se acualizan cada 500ms.

  
      void loop(void) {
      /* Get a new sensor event */ 
      sensors_event_t event;
      accel.getEvent(&event);
      
      /* Display the results (acceleration is measured in m/s^2) */
      Serial.print("X: "); Serial.print(event.acceleration.x); Serial.print("  ");
      Serial.print("Y: "); Serial.print(event.acceleration.y); Serial.print("  ");
      Serial.print("Z: "); Serial.print(event.acceleration.z); Serial.print("  ");Serial.println("m/s^2 ");
      delay(500);
      }
      
      

Con todo funcionando tenemos que tener una salida en el monitor similar a esta:

Accelerometer Test

------------------------------------
Sensor:       ADXL345
Driver Ver:   1
Unique ID:    12345
Max Value:    -156.91 m/s^2
Min Value:    156.91 m/s^2
Resolution:   0.04 m/s^2
------------------------------------

Data Rate:    100  Hz
Range:         +/- 16  g

X: 0.47  Y: -1.18  Z: 12.20  m/s^2 
X: 0.59  Y: -1.06  Z: 12.32  m/s^2 
X: 0.51  Y: -1.10  Z: 12.28  m/s^2 
X: 0.59  Y: -1.14  Z: 12.24  m/s^2 
X: 0.08  Y: -0.71  Z: 12.24  m/s^2 
X: 10.16  Y: -1.22  Z: 2.51  m/s^2 
X: 10.40  Y: -0.90  Z: 2.51  m/s^2

Salida serial ESP8266 NodeMCU y ADXL3345

Es realmente sencillo conectar el sensor a cualquier microcontrolador que admita protocolo I2C además de tener la opción SPI. Espero que este ejemplo os sirva de ayuda para futuros proyectos

Saludos!!!