3D hry, 3D obrázky a 3D videá sú dnes trendovou technológiou. Na zlepšenie používateľských skúseností výrobcovia zavádzajú mnoho nových metód. Hlavné funkcie 3D technológie sú detekcia rotácie, detekcia orientácie, detekcia pohybu, detekcia gest, rozpoznávanie atď. Zariadeniami, ktoré dokážu tieto funkcie merať, sú gyroskopy a akcelerometre. Pretože veľkosť konečného produktu je veľmi malá, mali by senzory zabudované v ňom vyhovovať aj požiadavkám na malú veľkosť. Ako odpoveď na túto výzvu prišlo MPU6050. Pretože ide o najmenšie zariadenie, ktoré má integrovanú gyroskop aj akcelerometer na čipu. Vďaka malým rozmerom je možné ho ľahko zabudovať do smartfónu.

Čo je MPU6050?

MPU6050 je 6-osové zariadenie na sledovanie pohybu založené na MEMS. Má gyroskop na čipu a akcelerometer senzory spolu s teplotný senzor . MPU6050 je digitálne zariadenie. Tento modul je veľmi malej veľkosti, má nízke požiadavky na spotrebu energie, je veľmi presný, má vysokú opakovateľnosť, vysokú odolnosť proti nárazom, má programovateľnosť výkonu špecifickú pre aplikáciu a nízke spotrebiteľské cenové body. MPU6050 možno ľahko prepojiť s inými senzormi, ako sú napr magnetometre a mikrokontroléry.

Bloková schéma

Bloková schéma-MPU6050

Modul MPU6050 sa skladá z nasledujúcich blokov a funkcií.

“základné elektrické symboly a ich význam ”

3-osový snímač gyroskopu MEMS s tromi 16-bitovými ADC a úpravou signálu.
3-osový senzor akcelerometra MEMS s tromi 16-bitovými ADC a úpravou signálu.
Integrovaný procesor digitálneho pohybu.
Primárne digitálne komunikačné rozhrania 12C.
Pomocné rozhrania I2C na komunikáciu s externými snímačmi, ako je napríklad magnetometer.
Vnútorné hodiny.
Dátové registre na ukladanie údajov senzorov.
Pamäť FIFO, ktorá pomáha znižovať spotrebu energie.
Užívateľsky programovateľné prerušenia.
Digitálny výstupný snímač teploty.
Autotest na gyroskop a akcelerometer.
LDO a Bias.
Nabíjacie čerpadlo.
Stavové registre.

Schéma zapojenia

Gyroskop prítomný v MPU6050 dokáže detekovať rotáciu okolo troch osí X, Y, Z. Coriolisov efekt spôsobuje vibrácie, keď sa gyroskopy otáčajú okolo ktorejkoľvek z osí. Tieto vibrácie zachytáva kondenzátor. Vyprodukovaný signál je potom zosilnený, demodulovaný a filtrovaný na vytvorenie napätia, ktoré je úmerné uhlovej rýchlosti. Toto napätie sa potom digitalizuje pomocou ADC.

DMP prítomný na MPU6050 odoberá výpočet algoritmov snímania pohybu z hostiteľského procesora. DMP získava údaje zo všetkých senzorov a ukladá vypočítané hodnoty do svojich dátových registrov alebo do FIFO. Na FIFO je prístup cez sériové rozhranie. Použitím kolíka AD0 je možné prepojiť viac ako jeden modul MPU6050 s mikroprocesorom. MPU6050 možno ľahko použiť s Arduino , pretože MPU6050 má k dispozícii dobre zdokumentované knižnice.

Pokiaľ sa používajú v aplikáciách, linky I2C MPU6050 sú ťahané vysoko pomocou odporu 4,7 kΩ a prerušovací kolík sa sťahuje dole pomocou odporu 4,7 kΩ. Keď sú údaje dostupné vo FIFO, kolík prerušenia sa zvýši. Teraz môže mikrokontrolér čítať údaje pomocou Komunikácia I2C autobus. Dáta poskytované knižnicami obsahujú nasledujúce dátové hodnoty - komponenty Quaternion, Eulerove uhly, Yaw, Pitch, Roll, Real-world acceleration, World frame acceleration, a Teapot invent sense values.

Schéma pripnutia

Pin-Diagram-of-MPU-6050

MPU6050 je k dispozícii ako malé balenie 4 × 4 × 0,9 mm. Štruktúra MEMS je hermeticky uzavretá a spojená na úrovni oblátky. MPU6050 je k dispozícii ako 24-kolíkové balenie QFN. Popis pinov tohto modulu je uvedený nižšie -

Pin-1- CLKIN- je voliteľný externý vstup referenčných hodín. Ak sa tento pin nepoužíva, je pripojený k zemi.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 sú NC piny. Tieto piny nie sú vnútorne spojené.
Pin-6, AUX_DA, je pin sériových dát I2C. Tento pin sa používa na pripojenie externých senzorov.
Pin-7, AUX_CL, sú hlavné sériové hodiny I2C. Tento pin sa používa na pripojenie externých senzorov.
Pin-8, VLOGIC, je pin digitálneho I / O napájacieho napätia.
Pin-9, AD0, je I2C slave adresa LSB pin.
Pin-10, REGOUT, je pripojenie kondenzátora filtra filtra regulátora.
Pin-11, FSYNC, je digitálny vstup synchronizácie rámcov. Ak sa tento pin nepoužíva, je pripojený k zemi.
Pin-12, INT, je digitálny výstupný pin prerušenia.
Pin-13, VDD, je pin napájacieho napätia.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 sú NC kolíky. Tieto piny nie sú vnútorne spojené.
Pin-18, GND, je zem napájacieho zdroja.
Pin-19 a Pin-21 sú piny RESV. Tieto piny sú vyhradené.
Pin-20, CPOUT, je pripojenie kondenzátora nabíjacieho čerpadla.
Pin-22, je RESV, vyhradený pin.
Pin-23, SCL, sú sériové hodiny I2C.
Pin-24, SDA, je pin sériových dát I2C.

Špecifikácie MPU6050

MPU6050 je prvé integrované šesťosové zariadenie na sledovanie pohybu na svete. Niektoré zo špecifikácií tohto modulu sú uvedené nižšie -

MPU6050 má 3-osý gyroskop, 3-osový akcelerometer a digitálny pohybový procesor integrovaný do jedného čipu.
Funguje na napájanie 3V-5V.
MPU6050 používa na komunikáciu a prenos dát protokol I2C.
Tento modul má vstavaný 16-bitový ADC, ktorý poskytuje veľkú presnosť.
MPU6050 je možné prepojiť s inými zariadeniami IIC, ako sú napríklad magnetometre.
MPU6050 má tiež zabudovaný teplotný snímač.
Zbernica senzorov I2C jej pomáha zhromažďovať údaje priamo z externého 3-osého kompasu, ktorý používa na zabezpečenie kompletného 9-osového výstupu MotionFusion.
Pre výrobcov MPU6050 eliminuje potrebu výberu, kvalifikácie a integrácie diskrétnych zariadení na úrovni systému.
Pomocou jeho portu I2C je možné prepojiť neinerciálne snímače, ako napríklad snímač tlaku.
MPU6050 sa skladá z troch 16-bitových ADC na digitalizáciu výstupov gyroskopu 0 a troch 16-bitových ADC na digitalizáciu výstupov akcelerometra.
Na presné sledovanie rýchlych aj pomalých pohybov je k dispozícii užívateľsky programovateľný rozsah gyroskopu a používateľsky programovateľný rozsah akcelerometra.
Je prítomný on-chip 1024 bajtový FIFO buffer, ktorý pomáha pri znižovaní spotreby energie modulu.
Potreba častého združovania výstupu snímača je minimalizovaná pomocou on-chip DMP.
MPU6050 má tiež oscilátor na čipe s odchýlkou ± 1%.
MPU6050 má dolnopriepustné filtre pre gyroskop, akcelerometer a teplotný senzor.
Referenčný kolík VLOGIC sa používa na nastavenie logických úrovní rozhrania I2C.
Užívateľom programovateľný rozsah gyroskopu prítomného na MPU6050 je ± 250, ± 500, ± 1000 a ± 2000 ° / s.
Synchronizácia obrazu, videa a GPS je podporovaná externým synchronizačným kolíkom gyroskopu.
Tento gyroskop zlepšil výkon nízkofrekvenčného šumu.
Gyroskop potrebuje na svoju prácu prúd 3,6 mA.
Dolnopriepustný filter gyroskopu je digitálne programovateľný.
Akcelerometer prítomný na MPU6050 pracuje na 500μA prúdu.
Programovateľný rozsah tohto akcelerometra v plnom rozsahu je ± 2 g, ± 4 g, ± 8 ga 16 g.
Akcelerometer dokáže detekovať aj orientáciu, detekciu klepnutia.
Pre akcelerometer sú k dispozícii užívateľsky programovateľné prerušenia.
Medzi osami akcelerometra a gyroskopu je minimálna citlivosť priečnej osi.
Na komunikáciu so všetkými registrami sa používa 400kHz rýchly režim I2C.
DMP prítomný na MPU6050 podporuje 3D spracovanie pohybu a algoritmy rozpoznávania gest.
Pre systémový procesor je poskytované sériové čítanie. Po načítaní údajov z FIFO systémový procesor prejde do režimu spánku s nízkou spotrebou energie, zatiaľ čo jednotka MPU zhromažďuje viac údajov.
Programovateľné prerušenia podporujú funkcie ako rozpoznávanie gest, posúvanie, zväčšovanie, rolovanie, detekcia klepnutia a detekcia chatrče.
MPU6050 má tiež voliteľný externý vstup pre hodiny 32,768kHz alebo 19,2Mhz.

Aplikácie MPU6050

Niektoré z aplikácií tohto modulu sú uvedené nižšie -

Tento modul sa používa v technológii Blurfree na stabilizáciu videa alebo statického obrazu.
Na rozpoznávanie gest vo vzduchu sa používa tento modul.
V bezpečnostných a autentifikačných systémoch sa MPU6050 používa na rozpoznávanie gest.
Na „bezdotykové“ použitie používateľského rozhrania aplikácie sa používa navigácia MPU6050.
Tento modul sa používa v technológii príkazov na pohyb pre skratky gest.
Tento modul našiel uplatnenie aj v herných a aplikačných rámcoch umožňujúcich pohyb.
V InstantGesture -IG sa na rozpoznávanie gest používa MPU6050.
Vďaka svojej malej veľkosti sa tento modul používa v mobilných telefónoch a prenosných herných zariadeniach.
Tento modul majú aj herné ovládače založené na pohybe.
Tento modul používajú aj 3D diaľkové ovládače, 3D myši.
Nositeľné materiály používané na zdravie, fitnes a šport tiež obsahujú MPU6050.
Tento modul možno nájsť aj v mnohých hračkách.
Na meranie IMU sa používa MPU6050.
V dronoch a kvadrokoptérach sa na riadenie polohy používa MPU6050.
Tento modul našiel uplatnenie aj v samovyvažovacích robotoch.
MPU6050 je veľmi preferovaný pre riadenie robotickým ramenom.
Humanoidní roboti používajú tento modul aj na detekciu náklonu, rotácie a orientácie.
V smartfónoch sa tento modul používa na aplikácie ako rozšírená realita, hranie hier, ovládanie príkazov gestami, snímanie panoramatických fotografií a prezeranie.
Tento modul sa tiež používa pre lokalizačné služby.

Alternatívne IC

Niektoré z integrovaných obvodov, ktoré možno použiť ako alternatívu k MPU6050, sú ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Tento modul je vysoko preferovaný pre prenosné zariadenia kvôli svojej kompaktnej veľkosti a batériovým systémom kvôli nízkym požiadavkám na spotrebu energie. MPU6050 dokáže zmeniť vreckový mobilný telefón na výkonné 3D inteligentné zariadenie. Ďalšie podrobnosti o elektrických charakteristikách a logike prerušenia tohto modulu nájdete v dokumente dátový hárok . S ktorým mikroprocesorom ste prepojili MPU6050?