MPU6050 - tapu shēma, shēma un lietojumi

3D spēles, 3D attēli un 3D videoklipi mūsdienās ir tendence uz augšu. Lai uzlabotu gala lietotāju pieredzi, ražotāji ievieš daudzas jaunas metodes. Galvenās 3D tehnoloģijas funkcijas ir rotācijas noteikšana, orientācijas noteikšana, kustības uztveršana, žestu noteikšana, kā arī atpazīšana utt.. Šīs funkcijas var izmērīt žiroskopi un akselerometri. Tā kā galaprodukta izmērs ir ļoti mazs, tajā iebūvētajiem sensoriem jāatbilst arī maza izmēra prasībām. MPU6050 bija atbilde uz šo izaicinājumu. Tā kā tā ir mazākā ierīce, kurā ir integrēta gan žiroskopa, gan akselerometra mikroshēma. Mazo izmēru dēļ to var viegli ievietot viedtālrunī.

Kas ir MPU6050?

MPU6050 ir MEMS balstīta 6 asu kustību izsekošanas ierīce. Tam ir mikroshēma uz mikroshēmas un akselerometrs sensori kopā ar temperatūras sensors . MPU6050 ir digitāla ierīce. Šis modulis ir ļoti maza izmēra, ar zemām enerģijas patēriņa prasībām, ļoti precīzu, ar augstu atkārtojamību, augstu triecienu toleranci, tam ir lietojumprogrammas veiktspējas programmējamība un zemas patēriņa cenu punkti. MPU6050 var viegli sasaistīt ar citiem sensoriem, piemēram, magnetometri un mikrokontrolleri.

Blokshēma

MPU6050 blokshēma

MPU6050 moduli veido šādi bloki un funkcijas.

• 3 asu MEMS ātruma žiroskopa sensors ar trim 16 bitu ADC un signāla kondicionēšanu.
• 3 asu MEMS akselerometra sensors ar trim 16 bitu ADC un signāla kondicionēšanu.
• Digitālā kustības procesora mikroshēma.
• Primārās 12C digitālās komunikācijas saskarnes.
• Papildu I2C saskarnes saziņai ar ārējiem sensoriem, piemēram, magnetometru.
• Iekšējā pulksteņa iestatīšana.
• Datu reģistri sensoru datu glabāšanai.
• FIFO atmiņa, kas palīdz samazināt enerģijas patēriņu.
• Lietotāja programmējami pārtraukumi.
• Digitāls izejas temperatūras sensors.
• Žiroskopa un akselerometra pašpārbaude.
• LDO un aizspriedumi.
• Uzlādes sūknis.
• Statusa reģistri.

Ķēdes shēma

MPU6050 esošais žiroskops var noteikt rotāciju ap trim asīm X, Y, Z. Koriolisa efekts izraisa vibrāciju, kad žiroskopus pagriež ap jebkuru no asīm. Šīs vibrācijas uztver kondensators. Tad radīto signālu pastiprina, demodulē un filtrē, lai radītu spriegumu, kas ir proporcionāls leņķa ātrumam. Pēc tam šis spriegums tiek digitalizēts, izmantojot ADC.

MPU6050 esošais DMP izkrauj kustības uztveršanas algoritmu aprēķināšanu no resursdatora procesora. DMP iegūst datus no visiem sensoriem un aprēķinātās vērtības saglabā datu reģistros vai FIFO. FIFO var piekļūt, izmantojot seriālo saskarni. Izmantojot AD0 kontaktu, ar mikroprocesoru var saskarties vairāk nekā viens MPU6050 modulis. MPU6050 var viegli izmantot ar Arduino , jo MPU6050 ir pieejamas labi dokumentētas bibliotēkas.

Kamēr to izmanto lietojumprogrammās, MPU6050 I2C līnijas tiek pavilktas augstu, izmantojot 4,7 kΩ rezistoru, un pārtraucošo tapu velk uz leju, izmantojot 4,7 kΩ rezistoru. Kad FIFO ir pieejami dati, pārtraukuma tapa ir augsta. Tagad mikrokontrolleris var nolasīt datus, izmantojot I2C komunikācija autobuss. Bibliotēku sniegtajos datos ir šādas datu vērtības: Kvaterniona komponenti, Eulera leņķi, Izrāvums, Piķis, Rullis, Reālās pasaules paātrinājums, Pasaules kadru paātrinājums un Tējkanna izdomā jēgas vērtības.

Pin diagramma

MPU-6050 tapas diagramma

MPU6050 ir pieejams kā mazs 4 × 4 × 0,9 mm iepakojums. MEMS struktūra ir hermētiski noslēgta un savienota vafeļu līmenī. MPU6050 ir pieejams kā 24 kontaktu QFN pakete. Šī moduļa tapas apraksts ir sniegts zemāk-

• Pin-1 - CLKIN- ir papildu ārējā atsauces pulksteņa ievade. Kad tapu nelieto, šī tapa ir savienota ar zemi.
• Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 ir NC tapas. Šīs tapas nav savienotas iekšēji.
• Pin-6, AUX_DA, ir I2C seriālo datu tapa. Šo tapu izmanto ārējo sensoru pievienošanai.
• Pin-7, AUX_CL, ir I2C galvenā sērijas pulkstenis. Šo tapu izmanto ārējo sensoru pievienošanai.
• Pin-8, VLOGIC, ir digitālā I / O barošanas sprieguma tapa.
• Pin-9, AD0, ir I2C vergu adreses LSB tapa.
• Pin-10, REGOUT, ir regulatora filtra kondensatora savienojums.
• Pin-11, FSYNC, ir kadra sinhronizācijas digitālā ieeja. Šī tapa ir savienota ar zemi, ja tā netiek lietota.
• Pin-12, INT, ir pārtraukt digitālās izejas tapa.
• Pin-13, VDD, ir strāvas padeves sprieguma tapa.
• Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 ir NC tapa. Šīs tapas nav savienotas iekšēji.
• Pin-18, GND, ir barošanas avota zeme.
• Pin-19 un Pin-21 ir RESV tapas. Šīs tapas ir rezervētas.
• Pin-20, CPOUT, ir uzlādes sūkņa kondensatora savienojums.
• Pin-22, ir RESV, rezervētā tapa.
• Pin-23, SCL, ir I2C sērijas pulkstenis.
• Pin-24, SDA, ir I2C sērijas datu tapa.

MPU6050 specifikācijas

MPU6050 ir pasaulē pirmā integrētā sešu kustību izsekošanas ierīce. Dažas šī moduļa specifikācijas ir norādītas zemāk-

• MPU6050 ir 3 asu žiroskops, 3 asu akselerometrs un digitāls kustības procesors, kas integrēts vienā mikroshēmā.
• Tas darbojas ar 3V-5V barošanu.
• MPU6050 saziņai un datu pārsūtīšanai izmanto protokolu I2C.
• Šajā modulī ir iebūvēts 16 bitu ADC, kas nodrošina lielu precizitāti.
• MPU6050 var savienot ar citām IIC ierīcēm, piemēram, magnetometriem.
• MPU6050 ir arī iebūvēts temperatūras sensors.
• I2C sensoru kopne palīdz tai tieši savākt datus no ārējā 3 asu kompasa, ko tā izmanto, lai nodrošinātu pilnīgu 9 asu MotionFusion izvadi.
• Ražotājiem MPU6050 novērš nepieciešamību pēc diskrēto ierīču izvēles, kvalifikācijas un sistēmas līmeņa integrācijas.
• Izmantojot tā I2C pieslēgvietu, var sasaistīt tādus neinerciālus sensorus kā spiediena sensors.
• MPU6050 sastāv no trim 16 bitu ADC, lai digitalizētu žiroskopa 0 izejas, un no trim 16 bitu ADC, lai digitalizētu akselerometra izejas.
• Gan ātru, gan lēnu kustību precīzai izsekošanai ir pieejams lietotāja programmējams žiroskopa diapazons un lietotāja programmējams akselerometra diapazons.
• Ir mikroshēmas 1024 baitu FIFO buferis, kas palīdz samazināt moduļa enerģijas patēriņu.
• Nepieciešamība pēc biežas sensora izejas apkopošanas tiek samazināta ar mikroshēmas DMP palīdzību.
• MPU6050 ir arī mikroshēmas oscilators ar ± 1% variāciju.
• MPU6050 ir zemas caurlaidības filtri žiroskopam, akselerometram un temperatūras sensoram.
• VLOGIC atsauces tapa tiek izmantota, lai iestatītu I2C saskarnes loģiskos līmeņus.
• Lietotāja programmējamais žiroskopa diapazons, kas atrodas MPU6050, ir ± 250, ± 500, ± 1000 un ± 2000 ° / s.
• Attēlu, video un GPS sinhronizāciju atbalsta žiroskopa ārējā sinhronizācijas tapa.
• Šis žiroskops ir uzlabojis zemfrekvences trokšņa veiktspēju.
• Lai darbotos, žiroskopam ir nepieciešama 3,6 mA strāva.
• Žiroskopa zemfrekvences filtrs ir programmējams digitāli.
• MPU6050 esošais akselerometrs darbojas ar 500 μA strāvu.
• Šī akselerometra programmējamais pilna mēroga diapazons ir ± 2g, ± 4g, ± 8g un 16g.
• Akselerometrs var arī noteikt orientāciju, pieskāriena noteikšanu.
• Akselerometram ir lietotāja programmējami pārtraukumi.
• Starp akselerometra un žiroskopa asīm ir minimāla šķērsass jutība.
• Lai sazinātos ar visiem reģistriem, tiek izmantots 400kHz ātrais režīms I2C.
• MPMP6050 esošais DMP atbalsta 3D kustības apstrādi un žestu atpazīšanas algoritmus.
• Sistēmas procesoram ir paredzēta sērijveida lasīšana. Pēc datu nolasīšanas no FIFO sistēmas procesors pāriet mazjaudas miega režīmā, kamēr MPU vāc vairāk datu.
• Programmējamie pārtraukumi atbalsta tādas funkcijas kā žestu atpazīšana, panoramēšana, tālummaiņa, ritināšana, pieskārienu noteikšana un uzlaušanas noteikšana.
• MPU6050 ir arī papildu ārējā pulksteņa ieeja 32,768 kHz vai 19,2 MHz.

MPU6050 lietojumprogrammas

Daži no šī moduļa lietojumiem ir norādīti zemāk-

• Šis modulis tiek izmantots tehnoloģijā Blurfree video vai nekustīga attēla stabilizēšanai.
• Šis modulis tiek izmantots gaisa žestu atpazīšanai.
• Drošības un autentifikācijas sistēmās MPU6050 tiek izmantots žestu atpazīšanai.
• Lietotnes “bez pieskāriena” lietojumprogrammu vadībai un navigācijai tiek izmantots MPU6050.
• Kustības komandu tehnoloģijā žestu īsceļiem tiek izmantots šis modulis.
• Šis modulis ir atradis pielietojumu arī kustībā iespējotā spēļu un lietojumprogrammu ietvarā.
• Programmā InstantGesture -IG žestu atpazīšanai tiek izmantots MPU6050.
• Mazo izmēru dēļ šis modulis tiek izmantots tālruņos un pārnēsājamās spēļu iekārtās.
• Šis modulis ir arī uz kustību balstītām spēļu kontrolieriem.
• 3D tālvadības pultis, 3D peles arī izmanto šo moduli.
• Valkājamie materiāli, ko izmanto veselībai, fitnesam un sportam, satur arī MPU6050.
• Šo moduli var atrast arī daudzās rotaļlietās.
• IMU mērījumiem tiek izmantots MPU6050.
• Bezpilota lidaparātos un kvadrokopteros pozīcijas kontrolei tiek izmantots MPU6050.
• Šis modulis ir atradis pielietojumu arī pašbalansējošos robotos.
• MPU6050 ir ļoti vēlams robotizētai roku vadībai.
• Humanoīdie roboti šo moduli izmanto arī slīpuma, rotācijas, orientācijas noteikšanai.
• Viedtālruņos šo moduli izmanto tādām lietojumprogrammām kā paplašinātā realitāte, spēles, žestu komandu vadība, panorāmas fotoattēlu uzņemšana un apskate.
• Šis modulis tiek piemērots arī uz atrašanās vietu balstītiem pakalpojumiem.

Alternatīvā IC

Daži no IC, kurus var izmantot kā alternatīvu MPU6050, ir ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Šis modulis ir ļoti vēlams pārnēsājamām ierīcēm, jo ​​tā ir kompakta izmēra un ar akumulatoru darbināmu sistēmu dēļ tā zemās enerģijas patēriņa prasības. MPU6050 var pārveidot rokas mobilo par jaudīgu 3D viedierīci. Sīkāka informācija par šī moduļa elektriskajiem raksturlielumiem un pārtraukuma loģiku ir atrodama tā modulī datu lapas . Kuram mikroprocesoram esat pieslēdzis MPU6050?