Sensör ve devre laboratuvarı

import math
from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, MPU6050, s16

kart = Kart(Ortam("salinim"))          # elde sallanan kart
kart.bagla(MPU6050())
print("I2C adresleri:", [hex(a) for a in kart.i2c_tara()])
print("WHO_AM_I:", hex(kart.i2c_oku(0x68, 0x75)[0]))
# TODO: sensörü uyandırın (ipucu: kart.i2c_yaz(0x68, 0x6B, ...))

for _ in range(300):
    b = kart.i2c_oku(0x68, 0x3B, 6)    # ACCEL_XOUT_H … ACCEL_ZOUT_L, büyük uçlu
    ax, ay, az = (s16(b[i], b[i + 1]) / 16384 for i in (0, 2, 4))   # 2 g aralığı: 16384 LSB/g
    kart.kaydet("az (g)", az)
    kart.kaydet("roll", math.degrees(math.atan2(ay, az)))
    kart.bekle_ms(20)

Gorev("IMU'yu uyandır, ivmeden roll", [
    ("ivmeölçer yerçekimini görüyor", lambda k: max(k.seri("az (g)")) > 0.8),
    ("roll gerçeğe yakın (RMS < 3 derece)", lambda k: k.hata("roll", "roll")[1] < 3),
]).denetle(kart)
kart.devre()
kart.ciz("roll", gercek={"roll": "roll"}, birim="derece", baslik="Roll: ivmeden")

import math
from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, MPU6050, s16

kart = Kart(Ortam("salinim"))
kart.bagla(MPU6050(titresim=0.12))    # motorların titreşimi
kart.i2c_yaz(0x68, 0x6B, 0x00)
ALFA = 0.0   # TODO: jiroskoba ne kadar güveneceksiniz? 0 ile 1 arası, ör. 0.98
DT = 0.01
roll_jiro = roll_filtre = 0.0
for _ in range(1500):
    b = kart.i2c_oku(0x68, 0x3B, 14)  # ivme (6) + sıcaklık (2) + jiroskop (6)
    ay, az = s16(b[2], b[3]), s16(b[4], b[5])
    gx = s16(b[8], b[9]) / 131.0       # 250 derece/sn aralığı: 131 LSB/(derece/sn)
    roll_ivme = math.degrees(math.atan2(ay, az))
    roll_jiro += gx * DT
    roll_filtre = ALFA * (roll_filtre + gx * DT) + (1 - ALFA) * roll_ivme
    kart.kaydet("ivmeden", roll_ivme)
    kart.kaydet("jiroskoptan", roll_jiro)
    kart.kaydet("tümleyen", roll_filtre)
    kart.bekle_ms(10)

print("RMS hata  (derece)  ivmeden %.1f  jiroskoptan %.1f  tümleyen %.1f" % tuple(kart.hata(a, "roll")[1] for a in ("ivmeden", "jiroskoptan", "tümleyen")))
Gorev("Tümleyen filtre", [
    ("filtre gerçeğe yakın (RMS < 2,5 derece)", lambda k: k.hata("tümleyen", "roll")[1] < 2.5),
    ("filtre ivmeölçerden iyi", lambda k: k.hata("tümleyen", "roll")[1] < k.hata("ivmeden", "roll")[1]),
]).denetle(kart)
kart.ciz("ivmeden", "jiroskoptan", "tümleyen", gercek={"tümleyen": "roll"}, birim="derece", baslik="Roll")

from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, BMP280, bmp280_dengele

kart = Kart(Ortam("kalkis"))
kart.bagla(BMP280())
print("Kimlik:", hex(kart.i2c_oku(0x76, 0xD0)[0]))      # 0x58
kal = kart.i2c_oku(0x76, 0x88, 24)                       # kalibrasyon bloğu
# TODO: ölçümü başlatın (ipucu: kart.i2c_yaz(0x76, 0xF4, ...))

p0 = None
for _ in range(40):
    b = kart.i2c_oku(0x76, 0xF7, 6)                      # basınç (20 bit) + sıcaklık (20 bit)
    adc_p = (b[0] << 12) | (b[1] << 4) | (b[2] >> 4)
    adc_t = (b[3] << 12) | (b[4] << 4) | (b[5] >> 4)
    sicaklik, p = bmp280_dengele(kal, adc_t, adc_p)
    p0 = p0 or p                                         # kalkış noktasının basıncı
    irtifa = 44330 * (1 - (p / p0) ** (1 / 5.255))
    kart.kaydet("irtifa", irtifa)
    kart.bekle_ms(1000)
print("Son ölçüm: %.1f C, %.0f Pa, %.1f m" % (sicaklik, p, irtifa))

Gorev("Barometrik irtifa", [
    ("yerdeyken irtifa ~0", lambda k: all(abs(v) < 1 for v in k.seri("irtifa")[:5])),
    ("30 m'de 1 m'den az hata", lambda k: abs(k.seri("irtifa")[-1] - 30) < 1),
]).denetle(kart)
kart.devre()
kart.ciz("irtifa", gercek={"irtifa": "irtifa"}, birim="m", baslik="İrtifa")

import math
from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, HMC5883L, s16

kart = Kart(Ortam("donus"))            # kendi ekseninde 18 derece/sn
kart.bagla(HMC5883L())
kart.i2c_yaz(0x1E, 0x02, 0x00)         # sürekli ölçüm modu

def oku():
    b = kart.i2c_oku(0x1E, 0x03, 6)
    return s16(b[0], b[1]), s16(b[4], b[5])     # sıra X, Z, Y: Y son iki bayt

xs, ys = [], []
for _ in range(400):                   # 20 sn: bir tam turdan fazla
    mx, my = oku()
    xs.append(mx); ys.append(my)
    kart.bekle_ms(50)
x0, y0 = 0, 0   # TODO: sapmayı bulun: (max(xs) + min(xs)) / 2, y için de aynısı
print("Sapma: x0 = %.0f, y0 = %.0f" % (x0, y0))

for _ in range(200):
    mx, my = oku()
    kart.kaydet("yön", math.degrees(math.atan2(-(my - y0), mx - x0)) % 360)
    kart.bekle_ms(50)

Gorev("Pusula kalibrasyonu", [
    ("yön hatası 5 dereceden küçük", lambda k: k.hata("yön", "yaw")[0] < 5),
]).denetle(kart)
kart.ciz("yön", gercek={"yön": "yaw"}, birim="derece", baslik="Yön (pusula)")

import math
from sv_lab import Arac, Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, GPS

iha = Arac("multikopter", ad="SV-1")
iha.bekle(4).mod("GUIDED").arm().kalk(10)
iha.git(40, 25)
iha.calistir(40)

kart = Kart(Ortam(arac=iha))           # kartı uçan aracın üstüne koyun
kart.bagla(GPS())
EV = (40.1885, 29.0610)                # kalkış noktası (derece)

def derece(nmea):
    x = float(nmea)
    return x / 100   # TODO: NMEA derece-dakikadır (ddmm.mmmm); ondalık dereceye çevirin

for _ in range(40):
    for satir in kart.seri_oku():
        p = satir.split(",")           # $GPGGA,saat,enlem,N,boylam,E,...
        en, boy = derece(p[2]), derece(p[4])
        kart.kaydet("kuzey (m)", (en - EV[0]) * 111320)
        kart.kaydet("doğu (m)", (boy - EV[1]) * 111320 * math.cos(math.radians(EV[0])))
    kart.bekle_ms(1000)
print("Son cümle:", satir)

Gorev("GPS konumu", [
    ("kuzey 3 m'den yakın", lambda k: k.hata("kuzey (m)", "kuzey")[0] < 3),
    ("doğu 3 m'den yakın", lambda k: k.hata("doğu (m)", "dogu")[0] < 3),
]).denetle(kart)
kart.ciz("kuzey (m)", "doğu (m)", gercek={"kuzey (m)": "kuzey", "doğu (m)": "dogu"}, birim="m", baslik="GPS konumu")

from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, GerilimBolucu

kart = Kart(Ortam("masa"))
kart.bagla(GerilimBolucu("A0", r1=10000, r2=3300))
ORAN = 1.0   # TODO: bölücü oranı: (R1 + R2) / R2

for _ in range(60):
    ham = kart.analog_oku("A0")        # 0–1023, 5 V referans
    v_pin = ham * 5.0 / 1023
    kart.kaydet("batarya (V)", v_pin * ORAN)
    kart.bekle_ms(1000)
print("Son okuma: %.2f V" % kart.seri("batarya (V)")[-1])

Gorev("Batarya gerilimi", [
    ("gerçeğe 0,05 V'tan yakın", lambda k: k.hata("batarya (V)", "batarya")[1] < 0.05),
    ("pin 5 V'u aşmadı", lambda k: not any("referansın" in m for _, m in k.olaylar)),
]).denetle(kart)
kart.devre()
kart.ciz("batarya (V)", gercek={"batarya (V)": "batarya"}, birim="V", baslik="Batarya")

from sv_lab import Gorev
from sv_lab.devre import Kart, Ortam, HCSR04

SICAKLIK = 35.0
kart = Kart(Ortam("salinim", sicaklik=SICAKLIK, mesafe=1.2))
kart.bagla(HCSR04(trig=9, echo=10))

for _ in range(100):
    kart.dijital_yaz(9, 1); kart.dijital_yaz(9, 0)   # 10 mikrosaniyelik tetik darbesi
    sure = kart.darbe_olc(10)                          # mikrosaniye
    mesafe = sure * 1e-6 * 343.0   # TODO: süre gidiş-dönüştür; ses hızı da sıcaklığa bağlı
    kart.kaydet("mesafe (m)", mesafe)
    kart.bekle_ms(100)

Gorev("Ultrasonik mesafe", [
    ("1 cm'den az hata (RMS)", lambda k: k.hata("mesafe (m)", "mesafe")[1] < 0.01),
]).denetle(kart)
kart.devre()
kart.ciz("mesafe (m)", gercek={"mesafe (m)": "mesafe"}, birim="m", baslik="Mesafe")