🧭 Проект: электронный компас на GY-273 с выводом на LCD1602

Схема электронного компаса на GY-273 с выводом на LCD1602

GY-273 определяет азимут по магнитному полю Земли, значение в градусах выводится на дисплей.

Как это работает

GY-273 — это модуль на базе трёхосевого магнитометра (чип HMC5883L или его аналог QMC5883L), который измеряет напряжённость магнитного поля Земли отдельно по трём осям X, Y и Z. Из соотношения значений по осям X и Y вычисляется азимут — угол между направлением «вперёд» платы и направлением на магнитный север, выраженный в градусах от 0 до 359.

Магнитный север, который показывает такой компас, немного отличается от географического (истинного) севера — эта разница называется магнитным склонением и зависит от местоположения на Земле. Для большинства бытовых DIY-проектов (определение сторон света, навигация робота) эта разница несущественна, но для точной навигации её можно скомпенсировать отдельной поправкой в коде.

Магнитометр очень чувствителен к посторонним источникам магнитного поля — рядом работающие моторы, динамики, большие металлические предметы или даже близко расположенные провода с сильным током искажают показания. Поэтому важна калибровка: во время неё датчик вращают в разные стороны, чтобы библиотека запомнила диапазон реальных показаний по каждой оси и скорректировала смещение (offset), вызванное самой платой и близким окружением.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

Подключите GY-273 по шине I2C: SDA → A4, SCL → A5, VCC → 3.3-5V (уточните по своей плате, многие модули имеют стабилизатор и терпят 5В), GND → GND.
Подключите LCD1602 с I2C-переходником на ту же шину I2C (SDA/SCL общие для обоих модулей — I2C поддерживает несколько устройств на одной паре проводов, если у них разные адреса).
Расположите модуль компаса подальше от моторов, динамиков и силовых проводов — чем дальше от источников помех, тем стабильнее показания.
Прежде чем полагаться на показания, выполните калибровку: добавьте в `setup()` однократный вызов `compass.calibrate()` и повращайте плату во все стороны в течение нескольких секунд, затем уберите эту строку из постоянного кода.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

#include <Wire.h>
#include <QMC5883LCompass.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

QMC5883LCompass compass;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  compass.init();
  lcd.init();
  lcd.backlight();
}

void loop() {
  compass.read(); // считываем свежие данные с трёх осей магнитометра
  int azimuth = compass.getAzimuth(); // 0-359 градусов, 0 = магнитный север

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Azimuth: ");
  lcd.print(azimuth);
  lcd.print(" deg ");

  Serial.print("Азимут: ");
  Serial.println(azimuth);

  delay(500); // достаточно для плавного отображения на глаз
}

Библиотека QMC5883LCompass (автор MPrograms) совместима с чипами HA5883/QMC5883L/HMC5883L, которые используются в модулях компаса этого типа. Перед первым использованием стоит выполнить калибровку (`compass.calibrate()`) вдали от источников магнитных помех.

Частые проблемы

Азимут скачет и не стабилен — уберите моторы, динамики и источники питания подальше от модуля, проверьте, что калибровка была выполнена именно в том окружении, где прибор будет использоваться.
Показания стабильно смещены на одно и то же число градусов — это как раз магнитное склонение для вашего региона или систематическая погрешность платы; определите постоянную поправку (сравнив с обычным компасом) и прибавьте/вычтите её в коде.
Библиотека не находит датчик (ошибка на I2C) — проверьте адрес устройства сканером I2C-шины, на некоторых платах GY-273 чип распаян под другим адресом.
Показания верны только в одном положении платы — компас рассчитан на горизонтальное расположение; при наклоне платы показания искажаются, для компенсации наклона нужен дополнительный акселерометр (есть на некоторых версиях GY-273/GY-87) и более сложная математика (tilt compensation).

Как улучшить проект

Добавить вывод не только числа в градусах, но и названия стороны света (С, СВ, В, ЮВ и т.д.) по диапазону значений азимута.
Сохранять поправку на магнитное склонение в EEPROM, чтобы не прописывать её заново в код при каждой прошивке.
Использовать модуль GY-87 (объединяет компас и акселерометр) для компенсации наклона платы и более точных показаний.