利順精密 DMARD03 三軸加速度計(Accelerometer)

實驗目的

練習用 Arduino 讀取 DMT DMARD03 三軸加速度計並透過 Serial port 把感測值印到電腦端。

這篇用的是利順精密(Domintech, DMT) 的 DMARD03 數位三軸加速度計(Accelerometer)，在此要特別感謝彥陽科技 Johnny 與 Edison，謝謝你們提供我 DMARD03 模組。

材料

• Arduino Pro 3.3V model 或 Arduino Pro Mini 3.3V model x 1
• 利順精密 DMARD03 加速度計 x 1
• 4.7K 歐姆電阻 x 2
• 單心線 x N

 
▲ DMARD03 加速度計模組

利順 DMARD03 是一數位三軸加速度計，感測能力為正負 3G，工作電壓為 2.4V ~ 3.6V，通訊介面可使用 SPI 與 I2C。DMARD03 的應用有:

1. 人體動作介面: 如 PS3 及 Wii 遙桿，AirMouse, PC-Game 手柄
2. 自由落體偵測(Free fall detection): 如硬碟保護
3. 手持裝置方向定位功能(Tilt sensing): 如手機或平板電腦幕自動翻轉
4. 導航，電子羅盤: 如智慧型手機電子羅盤、適地性服務(Location-Based Service)、GPS 航位推算(dead reckoning)

▲ 資料來源: 利順精密

加速度計又稱重力感測器(Gravity Sensor, G-sensor)。

接線

DMARD03 AN001 (Application Note) 這份手冊提供了 I2C 和 SPI 兩種應用電路的接法，我們選用 I2C 最簡單的接法，電路圖如下:

所以，我們只要:

• 把 1, 4, 5, 17, 19 接到 Arduino 的 GND
• 把 2, 3, 11, 12, 13 接到 Arduino 的 +3.3V
• 然後把 14 接到 Arduino 的 SCL，而 16 接到 Arduino 的 SDA，並且在這兩支接腳上各接一顆 4.7K 歐姆的提升電阻連到 +3.3V

實際接法可參考底下用 Fritzing 繒製的電路原型:

在這個實驗中，SCL 接腳用 Arduino 的 pin 2，而 SDA 接腳則用 Arduino 的 pin 3，你也可以使用其它腳位，但是程式要配合調整。

要特別注意一件事，由於 Arduino 大部份的板子如 UNO, Duemilanove 等，它們的工作電壓都是 5V，如果拿這些板子直接跟 DMARD03 接在一起，可能會把 DMARD03 給弄壞，這是因為 DMARD03 的工作電壓是 2.4V ~ 3.6V，所以你必須使用 Arduino Pro 或 Arduino Pro Mini 3.3V 的板子來跟 DMARD03 界接。

要用工作電壓為 5V 的 Arduino 當然也是可以的，只不過你必須處理 3.3V 與 5V 的邏輯準位轉換(Level Shift)。這部份可以參考 Philips 的 AN97055 這份手冊。

如上圖，AN97055 提供的方法是利用 MOS-FET 電晶體和提升電阻以便讓兩個不同邏輯準位的電路能相容運作。因為手邊沒有 MOS-FET 電晶體，所以我沒有實際進行實驗。

安裝 DMARD03 函式庫

點這裏下載 DMARD03 函式庫，然後把檔案解壓縮放到 Arduino 速寫簿(Sketchbook)資料夾的 Libraries 資料夾底下即可。Arduino 速寫簿(Sketchbook)資料夾的預設位置是在「我的文件 > Arduino」這個地方:

▲ 把 DMARD03 資料夾放在「我的文件 > Arduino > Libraries」底下即可

程式

底下這支程式示範如何讀取 DMARD03 加速度計(DMT_G_Sensor.pde):

用 Arduino IDE 編譯程式，把程式上傳到 Arduino 板子上，然後打開 Serial Monitor，你就會看到從 DMARD03 傳回來的三軸加速度(Accerleration)，如下圖:

資料

根據 DMARD03 AN001 手冊的說明，理論上，在靜止狀態下 DMARD03 六個方向讀出的感測值應該會像下圖一樣:

a) Y 軸朝上，Y 值為 –256 (-1G)
b) Y 軸朝下垂直於地平線，Y 值為 256 (1G)
c) X 軸朝上，X 值為 -256 (-1G)
d) X 軸朝下垂直於地平線，X 值為 256 (1G)
e) Z 軸朝上(即 DMARD03 正面朝上)，Z 值為 -256 (-1G)
f) Z 軸朝下垂直於地平線(即 DMARD03 正面朝下)，Z 值為 256 (1G)

其中，加速度值除以 256 就是重力，單位為 G (1G = 9.8m/s²)。

而實際測量的結果如下表:

角度	X 軸	Y 軸	Z 軸
-90 度 (朝上)	-276	-315	-295
90 度(朝上，垂直於地面)	235	192	207

結果並不一致，很可能是有什麼因素造成偏移，所以大概得做個校準(Calibration)把偏移值補償回來。以 X 軸為例，256 – 235 ~= 20，X 軸應該大約補償個 20 就可以了。

延伸閱讀

• DMARD03 Datasheet v2.3
• DMT Application Note AN001
• ADXL3xx Accelerometer
• Memsic2125 Accelerometer
• AN97055 Bi-directional level shifter for I2C-bus and other systems 
• Converting an Arduino to 3.3V