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Tutorial Magnetómetro HMC5883L

Tutorial Magnetómetro HMC5883L

En este tutorial revisaremos las características de la brújula digital o magnetómetro HMC5883L, explicaremos la conexión y realizaremos ejemplos con Arduino.

EL HMC5883L es un magnetómetro de 3 ejes, con este podemos leer las componentes del campo magnético presente, de esta forma conociendo la dirección del campo magnético terrestre podemos calcular la orientación con respecto al norte magnético de la tierra, esto siempre y cuando nuestro sensor no este expuesto a algún campo magnético externo u algún objeto metálico que altere el campo magnético terrestre.

EL HMC5883L se encuentra comercialmente en módulos, los cuales facilitan su uso,  el modelo que usaremos para este tutorial es el que pueden encontrar en nuestra tienda:

Módulo Magnetómetro 3-ejes HMC5883L

El modulo trabaja con 3.3V, pero tiene un regulador interno por lo que se puede alimentar con 5V o con 3.3V en sus pines respectivos.

Su dirección I2C es 0x1E, dirección que no podemos cambiar, por esta razón no se puede conectar otro  HMC5883 en el buz I2C, pero si podemos conectar otros dispositivos que tengan dirección distinta.

Tiene dos modos de Funcionamiento, Modo Continuous-Measurement (continuo), en donde el magnetómetro está constantemente realizado mediciones y actualizando los registros x,y,z correspondientes a las lecturas. Y el modo Single-Measurement , aquí el magnetómetro solo realiza una medida cuando el Arduino le solicite.

 

Asimismo podemos configurar el rango de medición desde ±0.88Ga hasta ±8.1Ga a las que se le aplica ganancias de 1370 a 230 respectivamente y de esta forma tener un rango de salida de 12bits.



Librería para el HMC5883L

En este tutorial trabajaremos con la librería desarrollada por Jeff Rowberg, la librería se descargar en:

https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino/HMC5883L

Esta librería trabaja con una librería adicional para la comunicación I2C, esta también lo pueden encontrar en el mismo github de la libraría anterior:
https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino/I2Cdev

Estas librerías son del mismo desarrollador que las que usamos en el tutorial MPU6050, la librería I2Cdev es la misma  que usamos en dicho tutorial.

Para trabajar los siguientes ejercicios es necesario instalar las librerías en el IDE Arduino.


Conexiones entre HMC5883L y Arduino

Las conexiones son como cualquier conexión I2C:

HMC5883L

Arduino Uno, Nano, Mini.

Arduino Mega , DUE

Arduino Leonardo

  VCC

5V

5V

5V

  GND

GND

GND

GND

  SCL

A5

21

3

  SDA

A4

20

2

 Conexion HMC5883L y Arduino

Realizando lecturas del campo magnético:

En este ejemplo realizaremos las lecturas del HMC5883L, obtendremos los componentes en X,Y y Z del campo magnético.

El código para este ejemplo es el siguiente:

#include "Wire.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "HMC5883L.h"

HMC5883L magnetometro;

int16_t mx, my, mz;
void setup() {
    
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Inicializando Magnetometro...");
    //Inicializamos la comunicación I2C y el magnetómetro
    Wire.begin();
    magnetometro.initialize();
}

void loop() {
    //Obtenemos del magnetometro las componentes del campo magnético
    magnetometro.getHeading(&mx, &my, &mz);
    
    Serial.print("mx:");
    Serial.print(mx); 
    Serial.print("\tmy:");
    Serial.print(my);
    Serial.print("\tmz:");
    Serial.println(mz);
    delay(100);
}

Como se puede observar el programa es fácil de entender, podemos resumir la explicación a 3 partes  de código.

Primero es necesario incluir las librerías y declarar el objeto o variable para el magnetómetro:

#include "Wire.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "HMC5883L.h"

HMC5883L magnetometro;

Posteriormente en setup() es necesario inicializar la comunicación I2C y el magnetómetro:

    Wire.begin();
    magnetometro.initialize();

Al inicializar el magnetómetro los valores por defecto para el rango es de ±1.3Ga y de ganancia 1090.

Posteriormente se realiza la lectura, esto se hace de la siguiente forma:

    magnetometro.getHeading(&mx, &my, &mz);

De esta forma tendremos los valores del campo magnético en las variables mx, my y mz, estos valores están con la ganancia mencionada anteriormente.

Posteriormente enviamos los valores por el puerto serie, esta última parte variará de acuerdo a su aplicación.

Lecturas HMC5883L

Nuevamente mencionamos que estos  valores están con ganancia, para tener el valor real hay que dividirlo entre 1090 (ganancia por defecto) y de esta forma obtener la medida en Gauss.

Si queremos modificar el rango y ganancia debemos agregar después de inicializar el magnetómetro la siguiente línea de código:

magnetómetro.setGain(value)

Donde value corresponde a:

Value

Rango

Ganancia (LSB/Gauss)

0

+/-  0.88 Ga

1370

1

+/- 1.3 Ga

1090  (Default)

2

+/- 1.9 Ga 

820

3

+/- 2.5 Ga 

660

4

+/- 4.0 Ga 

440

5

+/- 4.7 Ga 

390

6

+/- 5.6 Ga 

330

7

+/- 8.1 Ga 

230

 

De esta forma podemos establecer un nuevo rango de medición. El campo magnético terrestre dependiendo del lugar puede variar entre 0,25-0,65 Ga, teniendo en cuenta esto es mejor si solo vamos a medir el campo terrestre es mejor trabajar con el rango por defecto, si queremos mayor precisión podemos bajar el rango a 0.88Ga pero se podría saturar la lectura si existe un campo magnético externo.

Brújula digital con Arduino

En este ejemplo implementaremos una brújula, para esto necesitamos calcular el ángulo de nuestra orientación con respecto al Norte.
Para determinar el ángulo usamos la siguiente forma:

angulo magnetometro

Este ángulo nos determina la orientación del Norte Magnético,  pero existe una diferencia entre el norte geográfico y el norte magnético, a esta diferencia se le conoce como declinación magnética.

El valor de la declinación magnética depende de nuestra ubicación y lo pueden obtener en la siguiente página: http://www.magnetic-declination.com/ , en nuestro caso, para la ciudad de Trujillo-Perú es de -1°16´

El código en donde implementamos lo mencionado anteriormente es el siguiente:

#include "Wire.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "HMC5883L.h"

HMC5883L magnetometro;

int16_t mx, my, mz;
float declinacion=-1.26; //declinación de -1°16'(Trujillo-Perú)
void setup() {
    
    Serial.begin(9600);
    
    Serial.println("Inicializando Magnetometro...");
    //Inicializamos la comunicación I2C y el magnetómetro
    Wire.begin();
    magnetometro.initialize();
}

void loop() {
    //Obtenemos del magnetómetro las componentes del campo magnético
    magnetometro.getHeading(&mx, &my, &mz);

    //Calculamos el ángulo del eje X con respecto al norte
    float angulo = atan2(my, mx);
    angulo=angulo*(180/M_PI);//convertimos de Radianes a grados
    angulo=angulo-declinacion; //corregimos la declinación magnética
    //Mostramos el angulo entre el eje X y el Norte
    Serial.print("AnguloX-N: ");
    Serial.print(angulo,0);

    //calculamos el ángulo equivalente de [-180 180] a [0 360]
    if(angulo<0) angulo=angulo+360;
    Serial.print("\tN");
    Serial.println(angulo,0);  
}

En la siguiente imagen mostramos el resultado cuando apuntamos el eje X en la dirección Norte

magnetometro angulo norte

Y la siguiente imagen es para cuando apuntamos el eje x al Oeste.

magnetometro angulo oeste

Estos valores serán correctos siempre y cuando no existan campos magnéticos externos, o metales cerca que interfieran con el campo magnético. Por ejemplo si acercamos nuestro magnetómetro a nuestra PC o acercamos un objeto metálico al magnetómetro, el valor del ángulo variara sin haber rotado el magnetómetro.

  

Pueden adquirir los materiales usados en este tutorial en nuestra tienda:

Arduino Uno R3

Módulo Magnetómetro 3-ejes HMC5883L

17 Comments

    • Avatar
      elser
      nov 1, 2016

      amigo buena colaboracion ,,, solo quisiera que agregues como descargar esas librerias que no puedo

      • Avatar
        Naylamp
        nov 5, 2016

        Hola Elser, tienes que ir al directorio principal y descargar la carpeta principal, después ya en tu PC importas solo las librerías mencionadas.

    • Avatar
      Felipe
      ene 31, 2017

      Hola. Gracias por el tutorial, está excelente. Solo tengo una pregunta: ¿de dónde sacas ese dato de declinación magnética para Trujillo de 7°2'? Al acceder a la página que pones, me aparece: Trujillo: Latitud: 8°7' S, Longitud: 79°1'60'' W. Declinación magnética: -1°16'.

      • Avatar
        Naylamp
        feb 1, 2017

        Hola Felipe, Gracias por la observación, efectivamente hubo un error, la declinación debería ser -1°16', estaremos corrigiendo. Saludos

    • Avatar
      javier
      abr 30, 2017

      buenas, muy buen tutorial, llevo un tiempo usando esta brújula y me ha dado muy buen resultado, pero me surje un problema, que dudo qeu pueda ser solucionado, estoy haciendo un coche por gps, el caso es que lo pruebo en mi terraza y, al pasar por los mismos puntos, la brújula comienza a dar orientaciones erróneas y el coche empieza a girar sobre sí mismo. doy por hecho, al ser siempre los mismos putnos, que por ahí hay forjado o tuberías. el caso es que, aunque lo indiques claramente más arriba, ¿podrá evitarse esta interferencia?

      • Avatar
        Naylamp
        may 4, 2017

        Hola Javier, efectivamente, cualquier campo magetico afectara al sensor. Lo que puedes hacer es intentar graficar como es el comportamiento del campo magnetico en dicha zona, posiblemente sea una campo magentico osilante provocado por un cable AC, de ser el caso podrias aplicar un filtro para eliminar dicho ruido, ten en cuenta que el campo magnetico es consatante y las lecturas cambian cunado la brujula gira, si estos giros no son muy rapidos, cun un de promedio de lecturas podrias elimiar parte de los ruidos.

    • Avatar
      Sebastian Vega
      oct 14, 2017

      Hola podria haber algún problema con el modelo del magnetrometro el mio es el GY-273 y cuando pongo el código para realizar las lecturas en xyz me da 0 en las tres...

    • Avatar
      Rafael
      ene 10, 2018

      Me gustaria ponerlo en mi telescopio para poder saber con exactitud la altitud y el acimut. Con respecto al acimut he visto que si es posible, pero que hay con respecto a la altitud? Es decir, a los grados de inclinacion que tenga el telescopio.

    • Avatar
      Wilfredo
      ene 25, 2018

      Cuando pones Ga te refieres a Gauss?

      • Avatar
        Manuel
        ago 29, 2018

        No, la "Ga" se refiere a los Gales medida en honor a Galileo y es la usada para medir los cambios en la gravedad en la Geofísica equivale a 9.81 m/s^2 = a 981gal

    • Avatar
      Ricardo Alfaro Fuentes
      may 17, 2018

      Saludos, ya he compilado el programa y solo me da ceros en las lecturas y cuando inserto el comando de modificación de ganancia pero me marca error, me puedes orientar que hacer en este caso, gracias

      • Avatar
        anderson
        oct 31, 2018

        ¿como descargo las libreria?

    • Avatar
      Mauricio
      may 25, 2018

      Saludos agrege las librerias y lo cargue al arduino el primer ejemplo me da mx=0 my=0 mz=0 hay algo que debe estar mal podria ser que al circuito electrico hay que agregarle dos resistencias de pull up a SDA y SCL

    • Avatar
      Luis J. Llorente
      jun 14, 2018

      Al cargar estos sketch y hacer click en el icono "verificar-código" (antes de subirlo a la placa), ya me da el error: 'class HMC5883L' has no member named 'initialize'Otros sketch de otros autores, dan el mismo error, Pensaba que era problema de la librería: "Arduino-HMC5883L-master" , pero la he actualizado varias veces y el problema continúa.Por otra parte, probando los ejemplos de la librería, se verifican bien y suben a la placa, pero al correr Arduino escribe en Puerto-Serie : Could not find a valid HMC5883L sensor, check wiring!Esto no es cierto, porque cuando escanéo el Bus-I2C dice: I2C device found at address 0x0D ! Este segundo problema si podría ser del sensor.Pensé que mi módulo HMC5883L era defectuoso, o que yo lo había estropeado al soldar los pines, por eso compré otro (ahora tengo 2) y ambos hacen lo mismo.Muchas gracias por su amabilidad.

    • Avatar
      daniel
      ago 9, 2018

      no encuentro esa libreria por ningun lado I2Cdev.h, la puedes pasar?

    • Avatar
      sergio
      abr 21, 2019

      Arduino:1.8.9 (Windows 7), Tarjeta:"Arduino/Genuino Uno"In file included from C:ArchivosArduinoarduino-1.0.6librariesAdafruit_HMC5883_Unified-1.0.0examplesmagsensormagsensor.ino:1:0:C:UsersUsuarioDocumentsArduinolibrariesAdafruit_HMC5883_Unified-1.0.0/Adafruit_HMC5883_U.h:25:29: fatal error: Adafruit_Sensor.h: No such file or directorycompilation terminated.exit status 1 Error compilando para la tarjeta Arduino/Genuino Uno.Este informe podría contener más información con "Mostrar salida detallada durante la compilación" opción habilitada en Archivo -> Preferencias.me da este error, alguna idea del motivo?

    • Avatar
      tomas garces
      may 13, 2019

      Arduino:1.6.12 (Windows 10), Tarjeta:"Arduino/Genuino Uno"C:UserstomasAppDataLocalTempuntitled1671924061.tmpsketch_may13csketch_may13c.ino: In function 'void setup()':sketch_may13c:14: error: 'class HMC5883L' has no member named 'initialize'magnetometro.initialize();^exit status 1 'class HMC5883L' has no member named 'initialize'como lo soluciono gracias

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