Arduino NanoとMPU6050で加速度から傾斜角を算出 - Visuino活用チュートリアル

必要な部品と材料

部品	数量
Arduino Nano R3（または互換ボード）	1
MPU6050 加速度・ジャイロセンサーモジュール	1
ジャンパーワイヤー（メス-メス）	4本

使用するアプリとオンラインサービス

• Arduino IDE（バージョン 1.6.7 以上必須）
• Visuino（公式サイト） - Arduino用ビジュアルプログラミング環境

プロジェクト概要

以前、MPU9250（加速度・ジャイロ・コンパス）をVisuinoで制御するチュートリアルを公開しましたが、「加速度データを3D角度（X, Y, Z）に変換して姿勢を知りたい」という要望が多く寄せられました。また、より安価でシンプルなMPU6050での実装希望もあり、今回はMPU6050を用いて加速度から3D傾斜角を求める手順を解説します。

Step 1: 部品準備

Step 2: MPU6050の配線

• VCC（赤） → Arduino 5V
• GND（黒） → Arduino GND
• SCL（黄） → Arduino A5 (SCL)
• SDA（緑） → Arduino A4 (SDA)

Step 3: Visuino起動とボード選択

1. Visuinoを起動
2. Arduinoコンポーネントの「Tools」ボタンをクリック
3. ボードタイプで「Arduino Nano」を選択

Step 4: MPU6050コンポーネントと加速度→角度変換コンポーネントの追加・接続

1. ツールボックスで「6050」検索 → Accelerometer Gyroscope MPU6000/MPU6050 I2C を配置
2. ツールボックスで「angle」検索 → Acceleration To Angle を配置
3. MPU6050コンポーネントの「Out」ボックス（X, Y, Z加速度ピン含む）をクリックし、Acceleration To Angleコンポーネントの「In」ボックスのXピンへドラッグ（自動でY, Zも接続）
4. MPU6050の「Out」ピンをArduinoコンポーネントのI2Cチャネル「In」ピンへ接続

Step 5: パケットコンポーネントとバイナリアナログエレメント3つの追加

1. ツールボックスで「packet」検索 → Packet コンポーネントを配置（※原文では「Sine Analog Generator」と誤記されていますが、正しくはPacketです）
2. Object Inspectorで「Head Marker」プロパティを展開、「...」ボタンでバイトエディタを開き、例として 55 55 を入力

Step 6: パケットに3つのバイナリアナログエレメントを追加し接続

1. Packetコンポーネントの「Tools」ボタン → Elementsエディタで「Binary Analog」を選択し、「+」ボタンを3回クリックして3要素追加
2. Acceleration To Angleコンポーネントの「Out」ボックス（X, Y, Z角度ピン）をクリックし、Packetの各エレメント「In」ピンへ接続（自動配線）
3. Packetの「Out」ピンをArduinoコンポーネントの「Serial[0]」チャネル「In」ピンへ接続

Step 7: コード生成・コンパイル・アップロード

1. Visuinoで F9 またはツールバーの生成ボタンを押し、Arduino IDEが開く
2. Arduino IDEで「アップロード」ボタンをクリックし、コンパイル・書き込み

Step 8: 実行と確認

1. Visuinoでシリアルポートを選択、「Format:」ドロップダウンで Packet1 を選択
2. 「Connect」ボタンをクリック
3. 「Scope」タブでX, Y, Z角度の時系列プロットを確認
4. 「Instruments」タブでゲージ表示を確認

完成したVisuinoプロジェクトファイルはダウンロード可能です（Visuinoで開けます）。