💥 MPU

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⭐Grunverständnis für den MPU6050 Bewegungssensor

Hier lernst du den MPU6050 Bewegungssensor kennen – den "Gleichgewichtssinn" deines Shuttles für Lage und Bewegung. Er erkennt, wie dein Shuttle geneigt oder beschleunigt wird – ähnlich wie die Sensoren in einem Smartphone oder einer Drohne.

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💎 Ziel

• Du verstehst, wie der MPU6050 über den I²C-Bus kommuniziert.
• Du kannst seine Sensordaten auslesen.
• Du beobachtest, wie sich die Messwerte beim Bewegen des Shuttles verändern.

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1. Hintergrund

Der MPU6050 enthält zwei Sensoren:

Sensor	Aufgabe
Beschleunigungssensor	Misst Bewegung entlang der Achsen X, Y, Z
Gyroskop	Misst Drehgeschwindigkeit um die Achsen

Die Kommunikation läuft über I²C (Inter-Integrated Circuit). Dabei gibt es immer einen Master (hier: Arduino) und einen Slave (hier: MPU6050). Beide sind über zwei Leitungen verbunden:

• 🟢 SDA – Datensignal
• 🟡 SCL – Taktsignal

Der Arduino fragt regelmäßig Werte vom Sensor ab.

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2. Code: Sensor auslesen

#include <Wire.h>
#include <MPU6050_tockn.h>

MPU6050 mpu(Wire);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu.begin();
  mpu.calcGyroOffsets(true); // Kalibrierung beim Start
}

void loop() {
  mpu.update();

  Serial.print("Acc X: "); Serial.print(mpu.getAccX());
  Serial.print(" | Acc Y: "); Serial.print(mpu.getAccY());
  Serial.print(" | Acc Z: "); Serial.println(mpu.getAccZ());

  delay(200);
}

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3. Erklärung zum Code

• Wire.begin() aktiviert die I²C-Kommunikation.
• mpu.begin() startet den Sensor.
• mpu.calcGyroOffsets(true) kalibriert das Gyroskop – halte das Shuttle dabei ruhig.
• mpu.update() liest aktuelle Werte vom Sensor ein.
• Über den Serial Monitor kannst du die Messwerte in Echtzeit sehen.

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4. Aufgabe

Bewege dein Shuttle vorsichtig in verschiedene Richtungen:

• Kippe es nach vorne, hinten, links oder rechts
• Beobachte, wie sich die Werte von Acc X, Acc Y und Acc Z verändern
• Was passiert, wenn du das Shuttle umdrehst oder schüttelst?

Notiere deine Beobachtungen – das hilft dir, die Sensorachsen zu verstehen.

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✨ Aufgabe: Lagewinkel berechnen und anzeigen

In dieser Aufgabe lernst du, wie man mit dem MPU6050 Bewegungssensor die Lage des Shuttles im Raum bestimmt. Wir berechnen dafür die sogenannten Winkelachsen:

• Roll (X) – Kippen nach links/rechts
• Pitch (Y) – Neigung nach vorne/hinten

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💎 Ziel

• Du liest die Neigungswinkel vom MPU6050 aus.
• Du gibst die Werte im Serial Monitor aus.
• Du beobachtest, wie sich die Zahlen bei Bewegungen verändern.

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1. Erklärung

Der MPU6050 kombiniert ein Gyroskop (erkennt Drehungen) und einen Beschleunigungssensor (fühlt Schwerkraft). Damit kann er berechnen, wie stark dein Shuttle geneigt ist.

Die Bibliothek MPU6050_tockn liefert fertige Funktionen dafür:

Funktion	Bedeutung
getAngleX()	Roll (Neigung nach links/rechts)
getAngleY()	Pitch (Neigung nach vorne/hinten)

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2. Code

#include <Wire.h>
#include <MPU6050_tockn.h>

MPU6050 mpu(Wire);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu.begin();
  mpu.calcGyroOffsets(true); // Kalibrierung
}

void loop() {
  mpu.update();

  Serial.print("Roll (X): ");
  Serial.print(mpu.getAngleX());
  Serial.print("° | Pitch (Y): ");
  Serial.print(mpu.getAngleY());
  Serial.println("°");

  delay(300);
}

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3. Experiment-Tipp

• Lege das Shuttle flach auf den Tisch: Die Winkel sollten nahe 0° liegen.
• Kippe es leicht nach links/rechts – beobachte die Roll-Achse (X).
• Kippe es nach vorne/hinten – beobachte die Pitch-Achse (Y).
• Wie ändert sich das Vorzeichen (+/–)?

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🌟 Aufgabe: LEDs mit Bewegung steuern

In dieser Aufgabe lernst du, wie du Sensordaten nutzt, um LEDs zu steuern. Dein Shuttle reagiert auf Neigung – wenn du es nach links oder rechts kippst, leuchtet die entsprechende Navigations-LED! 🚀

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💎 Ziel

• Du liest Neigungswerte (Winkel) vom MPU6050 aus.
• Du nutzt diese Werte, um LEDs gezielt ein- oder auszuschalten.
• Du siehst direkt, wie dein Code auf Bewegungen reagiert.

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1. Aufbau

Verwende die vorhandenen LEDs:

• 🔴 Port (links): Pin 7
• 🟢 Starboard (rechts): Pin 8

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2. Code

#include <Wire.h>
#include <MPU6050_tockn.h>

MPU6050 mpu(Wire);

const int portLedPin = 7;       // linke LED (rot)
const int starboardLedPin = 8;  // rechte LED (grün)

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu.begin();
  mpu.calcGyroOffsets(true); // Sensor kalibrieren

  pinMode(portLedPin, OUTPUT);
  pinMode(starboardLedPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  mpu.update();

  float angleY = mpu.getAngleY(); // Neigung nach links/rechts
  float angleX = mpu.getAngleX(); // Neigung nach vorne/hinten

  // LEDs basierend auf der Neigung einschalten
  digitalWrite(portLedPin, angleY < -5);       // nach links kippen → linke LED
  digitalWrite(starboardLedPin, angleY > 5);   // nach rechts kippen → rechte LED

  // Ausgabe im Serial Monitor
  Serial.print("Roll (X): ");
  Serial.print(angleX);
  Serial.print("° | Pitch (Y): ");
  Serial.println(angleY);

  delay(100);
}

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3. Erklärung

• mpu.getAngleX() → misst, wie stark das Shuttle nach vorne/hinten geneigt ist
• mpu.getAngleY() → misst, wie stark das Shuttle nach links/rechts geneigt ist
• Je nach Winkel werden die Navigationslichter aktiviert
• Der Grenzwert ±5° verhindert, dass die LEDs bei kleinen Bewegungen ständig flackern

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☄️ Bonus-Ideen

• Passe den Schwellwert (±5°) an, um die Empfindlichkeit zu verändern.
• Lasse die Beacon-LED pulsieren, wenn das Shuttle „fliegt“ (stark bewegt wird).
• Miss, ob sich die X/Y-Achsen ändern, wenn du das Shuttle anders herum montierst.

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