A 3D-s játékok, a 3D-s képek és a 3D-videók napjainkban felkapott technológia. A végfelhasználói élmény fokozása érdekében a gyártók számos új módszert vezetnek be. A 3D-technológia mögött a fő funkciók a forgásérzékelés, a tájolásérzékelés, a mozgásérzékelés, a gesztusérzékelés, valamint a felismerés stb. ... Ezeket a funkciókat a giroszkópok és a gyorsulásmérők képesek mérni. Mivel a végtermék mérete nagyon kicsi, a benne elhelyezett érzékelőknek meg kell felelniük a kis méret követelményeinek is. Az MPU6050 válasz volt erre a kihívásra. Mivel ez a legkisebb eszköz, amely chipen belül integrálja mind a giroszkópot, mind a gyorsulásmérőt. Kis mérete miatt könnyen beágyazható egy okostelefonba.

Mi az MPU6050?

Az MPU6050 egy MEMS-alapú 6 tengelyes mozgáskövető eszköz. Van rajta chipen lévő giroszkóp és gyorsulásmérő érzékelők együtt hőmérséklet szenzor . Az MPU6050 egy digitális eszköz. Ez a modul nagyon kicsi, alacsony energiafogyasztási követelményekkel, nagyon pontos, nagy megismételhetőséggel, nagy ütésállósággal, alkalmazás-specifikus teljesítmény-programozhatósággal és alacsony fogyasztói árponttal rendelkezik. Az MPU6050 könnyen összekapcsolható más érzékelőkkel, mint pl magnetométerek és mikrokontrollerek.

Blokk diagramm

Az MPU6050 blokkvázlata

Az MPU6050 modul a következő blokkokból és funkciókból áll.

“egyszerű szinuszhullám -generátor áramkör ”

3 tengelyes MEMS sebességű giroszkóp érzékelő három 16 bites ADC-vel és jel kondicionálással.
3 tengelyes MEMS gyorsulásmérő szenzor három 16 bites ADC-vel és jelkiegyenlítéssel.
On-chip digitális mozgásprocesszor motor.
Elsődleges 12C digitális kommunikációs interfészek.
Kiegészítő I2C interfészek a külső érzékelőkkel, például a magnetométerrel való kommunikációhoz.
Belső óra.
Adatregiszterek az érzékelő adatok tárolásához.
FIFO memória, amely segít csökkenteni az energiafogyasztást.
Felhasználó által programozható megszakítások.
Digitális kimeneti hőmérséklet-érzékelő.
A giroszkóp és a gyorsulásmérő öntesztje.
LDO és Bias.
Töltőszivattyú.
Állapotregiszterek.

Kördiagramm

Az MPU6050-ben jelen lévő giroszkóp képes észlelni az X, Y, Z három tengely körüli forgást. A Coriolis-effektus rezgést okoz, ha a giroszkópok bármely tengely körül forognak. Ezeket a rezgéseket a kondenzátor veszi fel. A keletkezett jelet ezután felerősítik, demodulálják és szűrik, hogy a szögsebességgel arányos feszültséget hozzanak létre. Ezt a feszültséget ezután az ADC-k segítségével digitalizálják.

Az MPU6050-en jelen lévő DMP letölti a mozgásérzékelő algoritmusok kiszámítását a gazda processzorról. A DMP adatokat gyűjt az összes érzékelőtől, és a kiszámított értékeket tárolja adatregisztereiben vagy a FIFO-ban. A FIFO a soros interfészen keresztül érhető el. Az AD0 tű használatával egynél több MPU6050 modul kapcsolódhat egy mikroprocesszorhoz. Az MPU6050 egyszerűen használható Arduino , mivel az MPU6050 jól dokumentált könyvtárakkal rendelkezik.

Míg az alkalmazásokban használják, az MPU6050 I2C vonalait 4,7 kΩ-os ellenállással magasra húzzák, a megszakítótűt pedig 4,7 kΩ-os ellenállással húzzák le. Amikor a FIFO-ban rendelkezésre állnak adatok, a megszakító tű magasra megy. Most egy mikrovezérlő segítségével olvashatja el az adatokat I2C kommunikáció busz. A könyvtárak által szolgáltatott adatok a következő adatértékeket tartalmazzák: Quaternion komponensek, Euler szögek, Yaw, Pitch, Roll, Valós világ gyorsulása, World frame gyorsulás és Teapot érzéki értékeket találnak ki.

Pin diagram

MPU-6050 tű-diagram

Az MPU6050 kis 4 × 4 × 0,9 mm-es kiszerelésben kapható. A MEMS szerkezete hermetikusan lezárva és ragasztva van az ostyaszinten. Az MPU6050 24 tűs QFN csomagként kapható. Ennek a modulnak a pin leírása az alábbiakban található:

A Pin-1 - CLKIN- az opcionális külső referencia óra bemenet. Ez a csap akkor csatlakozik a földhöz, amikor nem használják.
A Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 NC csapok. Ezek a csapok nincsenek belső kapcsolatban.
Pin-6, AUX_DA, az I2C master soros adat tű. Ezt a csapot külső érzékelők csatlakoztatására használják.
A Pin-7, AUX_CL, az I2C master soros óra. Ezt a csapot külső érzékelők csatlakoztatására használják.
A Pin-8, a VLOGIC, a digitális I / O tápfeszültség érintkezője.
Az AD0-tű az I2C slave cím LSB-tűje.
A PIN-10, a REGOUT, a szabályozó szűrő kondenzátor csatlakozása.
Az Pin-11, az FSYNC, a keretszinkronizálás digitális bemenete. Ez a csap a földhöz csatlakozik, ha nem használják.
Pin-12, INT, a megszakító digitális kimeneti tű.
Pin-13, VDD, a tápfeszültség feszültségű csapja.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 NC tű. Ezek a csapok nincsenek belső kapcsolatban.
A Pin-18, GND, a tápegység földje.
A Pin-19 és a Pin-21 a RESV csap. Ezek a csapok fenntartva vannak.
A Pin-20, CPOUT, a töltőszivattyú kondenzátor csatlakozása.
Pin-22, a RESV, a fenntartott tű.
A Pin-23, SCL, az I2C soros óra.
Az SDA Pin-24 az I2C soros adat tű.

Az MPU6050 specifikációi

Az MPU6050 a világ első integrált 6 tengelyes mozgáskövető készüléke. A modul egyes specifikációi az alábbiakban találhatók:

Az MPU6050 3 tengelyes giroszkóppal, 3 tengelyes gyorsulásmérővel és egyetlen chipbe integrált digitális mozgásprocesszorral rendelkezik.
3V-5V tápegységén működik.
Az MPU6050 az I2C protokollt használja kommunikációhoz és adatátvitelhez.
Ez a modul beépített 16 bites ADC-vel rendelkezik, amely nagy pontosságot biztosít.
Az MPU6050 összekapcsolható más IIC eszközökkel, például a magnetométerekkel.
Az MPU6050 beépített hőmérséklet-érzékelővel is rendelkezik.
Az I2C érzékelőbusz segíti az adatok közvetlen gyűjtését a külső 3 tengelyű iránytűből, amelyet a teljes 9 tengelyes MotionFusion kimenet biztosításához használ.
A gyártók számára az MPU6050 kiküszöböli a különálló eszközök kiválasztásának, minősítésének és rendszerszintű integrációjának szükségességét.
Az I2C port segítségével nem inerciális érzékelők, például nyomásérzékelő kapcsolódhatnak egymáshoz.
Az MPU6050 három 16 bites ADC-ből áll a 0 giroszkóp kimenetének digitalizálására és három 16 bites ADC-ből a gyorsulásmérő kimeneteinek digitalizálására.
A felhasználó által programozható giroszkóp tartomány és a felhasználó által programozható gyorsulásmérő tartomány van jelen a gyors és lassú mozgások precíz nyomon követésére.
Van egy chipen lévő 1024 bájtos FIFO puffer, amely segít csökkenteni a modul energiafogyasztását.
A szenzor kimenetének gyakori összevonásának szükségességét minimalizálják a chipen lévő DMP segítségével.
Az MPU6050 rendelkezik egy chipen lévő oszcillátorral is, ± 1% -os eltéréssel.
Az MPU6050 aluláteresztő szűrőkkel rendelkezik a giroszkóp, a gyorsulásmérő és a hőmérséklet-érzékelő számára.
A VLOGIC referenciatűvel az I2C interfész logikai szintjeit lehet beállítani.
A felhasználó által programozható giroszkóp tartománya az MPU6050 készüléken ± 250, ± 500, ± 1000 és ± 2000 ° / sec.
A kép-, videó- és GPS-szinkronizálást a giroszkóp külső szinkroncsapja támogatja.
Ez a giroszkóp javította az alacsony frekvenciájú zajteljesítményt.
A giroszkóp működéséhez 3,6 mA áram szükséges.
A giroszkóp aluláteresztő szűrője digitálisan programozható.
Az MPU6050-en jelen lévő gyorsulásmérő 500 μA árammal működik.
Ennek a gyorsulásmérőnek a programozható teljes skálája ± 2g, ± 4g, ± 8g és 16g.
A gyorsulásmérő képes felismerni a tájolást, a csapérzékelést is.
Felhasználó által programozható megszakítások vannak jelen a gyorsulásmérőnél.
A gyorsulásmérő és a giroszkóp tengelyei között minimális a kereszttengely érzékenysége.
Az összes regiszterrel való kommunikációhoz 400 kHz-es gyors módot használnak az I2C-vel.
Az MPU6050-en jelen lévő DMP támogatja a 3D mozgásfeldolgozást és a gesztusfelismerő algoritmusokat.
A sorozatprocesszor számára sorozatok olvasása biztosított. A FIFO adatainak kiolvasása után a rendszerprocesszor alacsony energiafogyasztású alvó üzemmódba kapcsol, miközben az MPU több adatot gyűjt.
A programozható megszakítások olyan funkciókat támogatnak, mint a gesztusfelismerés, a pásztázás, a nagyítás, a görgetés, a csapok felismerése és a láncszem felismerése.
Az MPU6050 opcionálisan 32,768kHz vagy 19,2Mhz külső órabemenetet is tartalmaz.

Az MPU6050 alkalmazásai

A modul néhány alkalmazását az alábbiakban mutatjuk be:

Ezt a modult a Blurfree technológiában használják videó vagy állókép stabilizálására.
A levegőben levő gesztusok felismerésére ezt a modult használják.
A biztonsági és hitelesítési rendszerekben az MPU6050-et használják a gesztusfelismerésre.
Az érintés nélküli felhasználói felület alkalmazásvezérléséhez és navigálásához az MPU6050-et használják.
A mozdulatparancsok mozgásparancs-technológiájában ezt a modult használják.
Ez a modul a mozgást támogató játékokban és alkalmazás keretrendszerekben is talált alkalmazást.
Az InstantGesture -IG alkalmazásban az MPU6050 használható a gesztusfelismerésre.
Kis mérete miatt ezt a modult kézibeszélőkben és hordozható játékberendezésekben használják.
A mozgásalapú játékvezérlők is rendelkeznek ezzel a modullal.
3D távirányítók, 3D egerek is használják ezt a modult.
Az egészségre, fitneszre és sportra használt viselhető cikkek tartalmazzák az MPU6050-et is.
Ez a modul sok játékban is megtalálható.
Az IMU mérésekhez az MPU6050-et használják.
A drónokban és a quadrokopterekben az MPU6050-et használják a helyzetszabályozáshoz.
Ez a modul alkalmazást talált az önkiegyensúlyozó robotokban is.
Az MPU6050 nagyon előnyös a robotkar vezérlésében.
A humanoid robotok ezt a modult a dőlés, az elfordulás, a tájolás érzékelésére is használják.
Az okostelefonokban ezt a modult olyan alkalmazásokhoz használják, mint a kibővített valóság, a játék, a gesztusparancsok vezérlése, a panorámás fényképfelvétel és a megtekintés.
Ezt a modult a helyalapú szolgáltatásokhoz is alkalmazzák.

Alternatív IC

Az IC-k közül néhány, amely az MPU6050 alternatívájaként használható, az ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Kompakt mérete és akkumulátoros rendszerei miatt az alacsony energiafogyasztási követelmények miatt ez a modul különösen előnyös a hordozható eszközöknél. Az MPU6050 a kézi mobilt hatékony 3D intelligens eszközzé változtathatja. A modul elektromos jellemzőinek és megszakítási logikájának további részletei a modulban találhatók adatlap . Melyik mikroprocesszorhoz csatlakoztatta az MPU6050-et?