MPU6050 - Shema pinova, sklop i primjene

3D igre, 3D slike i 3D videozapisi danas su moderna tehnologija. Za poboljšano iskustvo krajnjeg korisnika proizvođači uvode mnoge nove metode. Glavne funkcije koje stoje iza 3D tehnologije su otkrivanje rotacije, otkrivanje orijentacije, otkrivanje pokreta, otkrivanje pokreta, prepoznavanje itd. Uređaji koji mogu mjeriti ove funkcije su žiroskopi i akcelerometri. Kako je veličina krajnjeg proizvoda vrlo mala, senzori ugrađeni u njega također bi trebali udovoljavati zahtjevima male veličine. MPU6050 je došao kao odgovor na ovaj izazov. Kao najmanji uređaj koji ima integriranu žiroskop i akcelerometar na čipu. Zbog male veličine može se lako ugraditi u pametni telefon.

Što je MPU6050?

MPU6050 je 6-osovinski uređaj za praćenje kretanja zasnovan na MEMS-u. Ima žiroskop na čipu i brzinomjer senzori zajedno sa senzor temperature . MPU6050 je digitalni uređaj. Ovaj je modul vrlo male veličine, ima male zahtjeve za potrošnjom energije, vrlo je precizan, ima visoku ponovljivost, visoku toleranciju na udarce, ima mogućnost programiranja izvedbe specifičnu za primjenu i niske potrošačke cijene. MPU6050 se lako može povezati s drugim senzorima poput magnetometri i mikrokontroleri.

Blok dijagram

Blok-dijagram-MPU6050

MPU6050 modul sastoji se od sljedećih blokova i funkcija.

• 3-osni MEMS senzor žiroskopa s tri 16-bitna ADC-a i kondicioniranjem signala.
• 3-osni MEMS akcelerometar s tri 16-bitna ADC-a i kondicioniranjem signala.
• Ugrađeni mehanizam za digitalni procesor pokreta.
• Primarna 12C digitalna komunikacijska sučelja.
• Pomoćna I2C sučelja za komunikaciju s vanjskim senzorima poput Magnetometra.
• Interno satovanje.
• Registri podataka za pohranu podataka senzora.
• FIFO memorija koja pomaže u smanjenju potrošnje energije.
• Prekidi koje može programirati korisnik.
• Digitalni senzor izlazne temperature.
• Samotest za žiroskop i akcelerometar.
• LDO i pristranost.
• Pumpa za punjenje.
• Registri statusa.

Kružni dijagram

Žiroskop prisutan u MPU6050 može otkriti rotaciju oko tri osi X, Y, Z. Coriolisov efekt uzrokuje vibracije kada se giros okreće oko bilo koje osi. Te vibracije hvata kondenzator. Zatim se proizvedeni signal pojačava, demodulira i filtrira kako bi se dobio napon proporcionalan kutnoj brzini. Zatim se taj napon digitalizira pomoću ADC-a.

DMP prisutan na MPU6050 rasterećuje proračun algoritama osjetnih na kretanje iz glavnog procesora. DMP prikuplja podatke sa svih senzora i pohranjuje izračunate vrijednosti u svoje registre podataka ili u FIFO. FIFO-u se može pristupiti putem serijskog sučelja. Korištenjem AD0 pina više se od jednog MPU6050 modula može povezati s mikroprocesorom. MPU6050 se lako može koristiti s Arduino , jer MPU6050 ima dobro dokumentirane biblioteke.

Dok se koriste u aplikacijama, I2C vodovi MPU6050 povlače se visoko pomoću otpora od 4,7 kΩ, a prekidački pin povlači se prema dolje pomoću otpora od 4,7 kΩ. Kad su podaci dostupni u FIFO-u, pin za prekid postaje visok. Sada mikrokontroler može čitati podatke pomoću I2C komunikacija autobus. Podaci koje pružaju knjižnice sadrže sljedeće vrijednosti podataka - komponente Quaternion, Eulerovi kutovi, skretanje, visina koraka, kotrljanje, stvarno ubrzanje, ubrzanje okvira svijeta i čajničke vrijednosti.

Pin dijagram

Pin-dijagram-MPU-6050

MPU6050 dostupan je u malom pakiranju 4 × 4 × 0,9 mm. MEMS struktura je hermetički zatvorena i vezana na razini pločica. MPU6050 dostupan je kao 24-pinski QFN paket. Pin opis ovog modula dat je u nastavku-

• Pin-1- CLKIN- je opcijski ulaz vanjskog referentnog sata. Ovaj je klin spojen na masu kada se ne koristi.
• Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 su NC iglice. Ovi pinovi nisu međusobno povezani.
• Pin-6, AUX_DA, glavni je serijski podatak I2C. Ovaj pin služi za spajanje vanjskih senzora.
• Pin-7, AUX_CL, glavni je serijski sat I2C. Ovaj pin služi za spajanje vanjskih senzora.
• Pin-8, VLOGIC, je digitalni I / O naponski napon.
• Pin-9, AD0, je LSB pin podređene adrese I2C.
• Pin-10, REGOUT, je spoj kondenzatora filtra regulatora.
• Pin-11, FSYNC, digitalni je ulaz za sinkronizaciju okvira. Ovaj je klin spojen na masu kada se ne koristi.
• Pin-12, INT, je prekidni digitalni izlazni pin.
• Pin-13, VDD, je napon za napon napajanja.
• Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 su NC pin. Ove igle nisu međusobno povezane.
• Pin-18, GND, je uzemljenje napajanja.
• Pin-19 i Pin-21 su RESV iglice. Ove su igle rezervirane.
• Pin-20, CPOUT, spoj je kondenzatora pumpe za punjenje.
• Pin-22, je RESV, rezervirani pin.
• Pin-23, SCL, je serijski sat I2C.
• Pin-24, SDA, je I2C serijski podatkovni pin.

Specifikacije MPU6050

MPU6050 prvi je svjetski integrirani uređaj za praćenje kretanja u 6 osi. Neke specifikacije ovog modula date su u nastavku -

• MPU6050 ima 3-osni žiroskop, 3-osni akcelerometar i digitalni procesor pokreta integriran na jednom čipu.
• Radi na napajanju od 3V-5V.
• MPU6050 koristi I2C protokol za komunikaciju i prijenos podataka.
• Ovaj modul ima ugrađeni 16-bitni ADC koji pruža veliku točnost.
• MPU6050 može se povezati s drugim IIC uređajima poput Magnetometra.
• MPU6050 također ima ugrađeni temperaturni senzor.
• I2C sabirnica senzora pomaže mu u prikupljanju podataka izravno s vanjskog 3-osnog kompasa, koji koristi za pružanje kompletnog 9-osnog MotionFusion izlaza.
• Za proizvođače, MPU6050 eliminira potrebu za odabirom, kvalifikacijom i integracijom diskretnih uređaja na razini sustava.
• Koristeći svoj I2C priključak, mogu se povezati neinercijalni senzori poput senzora tlaka.
• MPU6050 sastoji se od tri 16-bitna ADC-a za digitalizaciju 0 izlaza žiroskopa i tri 16-bitna ADC-a za digitalizaciju izlaza akcelerometra.
• Za precizno praćenje brzih i usporenih pokreta prisutan je program koji se može programirati pomoću žiroskopa i program koji se može programirati od strane akcelerometara.
• Prisutan je FIFO međuspremnik od 1024 bajta na čipu koji pomaže u smanjenju potrošnje energije modula.
• Potreba za čestim udruživanjem izlaza senzora smanjena je uz pomoć DMP-a na čipu.
• MPU6050 također ima oscilator na čipu s varijacijom od ± 1%.
• MPU6050 ima niskopropusne filtere za žiroskop, akcelerometar i temperaturni senzor.
• Referentni pin VLOGIC koristi se za postavljanje logičkih razina I2C sučelja.
• Korisnički raspon žiroskopa prisutan na MPU6050 je ± 250, ± 500, ± 1000 i ± 2000 ° / sek.
• Sinkronizacija slike, video zapisa i GPS podržana je vanjskim sinkronizacijskim zatičem žiroskopa.
• Ovaj žiroskop je poboljšao performanse niskofrekventnih šuma.
• Žiroskopu je potrebno 3,6 mA struje za rad.
• Niskopropusni filtar žiroskopa digitalno se programira.
• Akcelerometar prisutan na MPU6050 radi na 500μA struje.
• Programirani opseg ovog mjerača ubrzanja je ± 2g, ± 4g, ± 8g i 16g.
• Akcelerometar također može otkriti orijentaciju i otkrivanje dodira.
• Korisnički programirani prekidi prisutni su za akcelerometar.
• Između osi akcelerometra i žiroskopa postoji minimalna osjetljivost na poprečnu os.
• Za komunikaciju sa svim registrima koristi se 400kHz brzi način rada I2C.
• DMP prisutan na MPU6050 podržava 3D obradu pokreta i algoritme za prepoznavanje gesta.
• Rafalno očitanje osigurano je za sistemski procesor. Nakon čitanja podataka s FIFO-a, sistemski procesor prelazi u način mirovanja male snage dok MPU prikuplja više podataka.
• Značajke kao što su prepoznavanje gesta, pomicanje, zumiranje, pomicanje, otkrivanje dodira i otkrivanje barake podržane su programabilnim prekidima.
• MPU6050 također ima opcijski ulaz vanjskog takta od 32,768kHz ili 19,2Mhz.

Primjene MPU6050

Neke od primjena ovog modula date su u nastavku -

• Ovaj se modul koristi u tehnologiji Blurfree za stabilizaciju videozapisa ili statične slike.
• Za prepoznavanje gesta u zraku koristi se ovaj modul.
• U sigurnosnim sustavima i sustavima za provjeru autentičnosti, MPU6050 se koristi za prepoznavanje gesta.
• Za upravljanje i navigaciju korisničkim sučeljem bez dodira koristi se MPU6050.
• U tehnologiji naredbi pokreta za prečice za geste koristi se ovaj modul.
• Ovaj je modul također pronašao primjenu u igrama i aplikacijskim okvirima s omogućenim pokretima.
• U InstantGesture -IG, MPU6050 koristi se za prepoznavanje gesta.
• Zbog svoje male veličine, ovaj se modul koristi u slušalicama i prijenosnoj igraćoj opremi.
• Ovaj modul imaju i kontrolori igara temeljeni na kretanju.
• 3D daljinski upravljači, 3D miševi također koriste ovaj modul.
• Nosivi materijali koji se koriste za zdravlje, kondiciju i sport također sadrže MPU6050.
• Ovaj se modul također može naći u mnogim igračkama.
• Za IMU mjerenja koristi se MPU6050.
• U bespilotnim letjelicama i quadcopterima, MPU6050 koristi se za kontrolu položaja.
• Ovaj je modul također pronašao primjenu u samobalansirajućim robotima.
• MPU6050 je vrlo poželjan za robotsku kontrolu ruku.
• Humanoidni roboti također koriste ovaj modul za otkrivanje nagiba, rotacije i orijentacije.
• U pametnim telefonima ovaj se modul koristi za programe poput proširene stvarnosti, igranja, upravljanja naredbama gestama, panoramskog snimanja fotografija i gledanja.
• Ovaj se modul također primjenjuje za usluge temeljene na lokaciji.

Alternativni IC

Neki od IC-a koji se mogu koristiti kao alternativa MPU6050 su ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Ovaj je modul vrlo poželjan za prijenosne uređaje zbog svoje kompaktne veličine i sustava na baterije zbog niskih zahtjeva za potrošnjom energije. MPU6050 može ručni mobitel pretvoriti u moćan 3D inteligentni uređaj. Daljnji detalji o električnim karakteristikama i logici prekida ovog modula mogu se naći u njegovom tablica podataka . S kojim ste mikroprocesorom povezali MPU6050?