3D-игры, 3D-изображения и 3D-видео - современные технологии. Для улучшения взаимодействия с конечным пользователем производители вводят множество новых методов. Основными функциями 3D-технологии являются обнаружение вращения, определение ориентации, обнаружение движения, обнаружение жестов, а также распознавание и т. Д. Устройства, которые могут измерять эти функции, - это гироскопы и акселерометры. Поскольку размер конечного продукта очень мал, встроенные в него датчики также должны соответствовать требованиям к небольшим размерам. MPU6050 стал ответом на этот вызов. Поскольку это самое маленькое устройство, в котором встроены гироскоп и акселерометр. Благодаря небольшому размеру он легко встраивается в смартфон.

Что такое MPU6050?

MPU6050 - это 6-осевое устройство отслеживания движения на основе MEMS. Он имеет гироскоп на кристалле и акселерометр датчики вместе с Датчик температуры . MPU6050 - цифровое устройство. Этот модуль очень мал по размеру, имеет низкие требования к энергопотреблению, высокую точность, высокую повторяемость, высокую устойчивость к ударам, возможность программирования производительности в зависимости от приложения и низкие потребительские цены. MPU6050 можно легко подключить к другим датчикам, таким как магнитометры и микроконтроллеры.

Блок-схема

Блок-схема MPU6050

Модуль MPU6050 состоит из следующих блоков и функций.

“как работает электролитический конденсатор ”

3-осевой гироскоп с МЭМС-датчиком с тремя 16-битными АЦП и преобразователем сигнала.
3-осевой датчик акселерометра MEMS с тремя 16-разрядными АЦП и преобразователем сигнала.
Встроенный процессор цифрового движения.
Первичные интерфейсы цифровой связи 12C.
Вспомогательные интерфейсы I2C для связи с внешними датчиками, такими как магнитометр.
Внутренняя синхронизация.
Регистры данных для хранения данных датчиков.
Память FIFO, которая помогает снизить энергопотребление.
Программируемые пользователем прерывания.
Датчик температуры с цифровым выходом.
Самопроверка гироскопа и акселерометра.
LDO и Bias.
Зарядный насос.
Регистры состояния.

Принципиальная электрическая схема

Гироскоп, присутствующий в MPU6050, может обнаруживать вращение вокруг трех осей X, Y, Z. Эффект Кориолиса вызывает вибрацию, когда гироскопы вращаются вокруг любой из осей. Эти колебания улавливаются конденсатором. Произведенный сигнал затем усиливается, демодулируется и фильтруется для получения напряжения, пропорционального угловой скорости. Затем это напряжение оцифровывается с помощью АЦП.

DMP, присутствующий в MPU6050, разгружает вычисление алгоритмов обнаружения движения с хост-процессора. DMP получает данные со всех датчиков и сохраняет вычисленные значения в своих регистрах данных или в FIFO. Доступ к FIFO можно получить через последовательный интерфейс. Используя вывод AD0, можно подключить более одного модуля MPU6050 к микропроцессору. MPU6050 можно легко использовать с Ардуино , поскольку MPU6050 имеет хорошо документированные библиотеки.

При использовании в приложениях, линии I2C MPU6050 подтягиваются высоко с помощью резистора 4,7 кОм, а вывод прерывания сбрасывается с помощью резистора 4,7 кОм. Когда данные доступны в FIFO, вывод прерывания становится высоким. Теперь микроконтроллер может читать данные, используя Связь I2C автобус. Данные, предоставленные библиотеками, содержат следующие значения данных: компоненты Quaternion, углы Эйлера, рыскание, тангаж, крен, реальное ускорение, мировое ускорение кадра и значения чувствительности чайника.

Схема контактов

Схема выводов MPU-6050

MPU6050 доступен в небольшом корпусе 4 × 4 × 0,9 мм. Структура МЭМС герметично закрыта и скреплена на уровне пластины. MPU6050 доступен в 24-выводном корпусе QFN. Описание контактов этого модуля приведено ниже -

Контакт-1- CLKIN- является дополнительным внешним входом опорных тактовым. Этот вывод подключен к земле, когда он не используется.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 являются контактами NC. Эти контакты не имеют внутреннего соединения.
Контакт 6, AUX_DA, является ведущим контактом последовательных данных I2C. Этот вывод используется для подключения внешних датчиков.
Контакт 7, AUX_CL, является ведущими последовательными часами I2C. Этот вывод используется для подключения внешних датчиков.
Контакт 8, VLOGIC, является выводом напряжения питания цифрового ввода / вывода.
Вывод 9, AD0, является выводом LSB ведомого адреса I2C.
Контакт 10, REGOUT, предназначен для подключения конденсатора фильтра регулятора.
Контакт 11, FSYNC, представляет собой цифровой вход кадровой синхронизации. Этот вывод подключается к земле, когда не используется.
Вывод 12, INT, является выводом цифрового выхода прерывания.
Вывод 13, VDD, является выводом напряжения питания.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 являются контактами NC. Эти контакты не имеют внутреннего соединения.
Контакт 18, GND, является заземлением блока питания.
Pin-19 и Pin-21 - это контакты RESV. Эти контакты зарезервированы.
Контакт 20, CPOUT, служит для подключения конденсатора накачки заряда.
Контакт 22 - это резервный контакт RESV.
Контакт 23, SCL, это тактовые импульсы последовательного интерфейса I2C.
Контакт 24, SDA, является выводом последовательных данных I2C.

Технические характеристики MPU6050

MPU6050 - первое в мире интегрированное 6-осевое устройство отслеживания движения. Некоторые из характеристик этого модуля приведены ниже:

MPU6050 имеет 3-осевой гироскоп, 3-осевой акселерометр и цифровой процессор движения, интегрированные в один чип.
Работает от источника питания 3В-5В.
MPU6050 использует протокол I2C для связи и передачи данных.
Этот модуль имеет встроенный 16-битный АЦП, обеспечивающий высокую точность.
MPU6050 может взаимодействовать с другими устройствами IIC, такими как магнитометры.
MPU6050 также имеет встроенный датчик температуры.
Сенсорная шина I2C помогает ему собирать данные непосредственно с внешнего 3-осевого компаса, который он использует для обеспечения полного 9-осевого вывода MotionFusion.
Для производителей MPU6050 устраняет необходимость в выборе, квалификации и интеграции дискретных устройств на системном уровне.
Через порт I2C можно подключать неинерциальные датчики, такие как датчик давления.
MPU6050 состоит из трех 16-разрядных АЦП для оцифровки выходных сигналов гироскопа и трех 16-разрядных АЦП для оцифровки выходных сигналов акселерометра.
Программируемый пользователем диапазон гироскопа и программируемый пользователем диапазон акселерометра присутствуют для точного отслеживания как быстрых, так и медленных движений.
На кристалле присутствует буфер FIFO размером 1024 байта, который помогает снизить энергопотребление модуля.
Необходимость в частом объединении выходных сигналов датчиков сводится к минимуму с помощью встроенного DMP.
MPU6050 также имеет встроенный генератор с отклонением ± 1%.
MPU6050 имеет фильтры нижних частот для гироскопа, акселерометра и датчика температуры.
Опорный вывод VLOGIC используется для установки логических уровней интерфейса I2C.
Программируемый пользователем диапазон гироскопа, представленного на MPU6050, составляет ± 250, ± 500, ± 1000 и ± 2000 ° / сек.
Изображение, видео и синхронизация GPS поддерживаются внешним синхронизирующим контактом гироскопа.
Этот гироскоп имеет улучшенные характеристики низкочастотного шума.
Для работы гироскопу требуется ток 3,6 мА.
Фильтр нижних частот гироскопа программируется цифровым способом.
Акселерометр, присутствующий на MPU6050, работает с током 500 мкА.
Программируемый диапазон полной шкалы этого акселерометра составляет ± 2g, ± 4g, ± 8g и 16g.
Акселерометр также может определять ориентацию, обнаружение касания.
Для акселерометра присутствуют программируемые пользователем прерывания.
Между осями акселерометра и гироскопа минимальная поперечная чувствительность.
Для связи со всеми регистрами используется I2C в быстром режиме 400 кГц.
DMP, присутствующий в MPU6050, поддерживает алгоритмы обработки 3D-движения и распознавания жестов.
Для системного процессора предусмотрено пакетное чтение. После чтения данных из FIFO системный процессор переходит в спящий режим с низким энергопотреблением, в то время как MPU собирает больше данных.
Такие функции, как распознавание жестов, панорамирование, масштабирование, прокрутка, обнаружение касания и обнаружение лабиринта, поддерживаются программируемыми прерываниями.
MPU6050 также имеет дополнительный вход для внешней тактовой частоты 32,768 кГц или 19,2 МГц.

Приложения MPU6050

Некоторые из приложений этого модуля приведены ниже:

Этот модуль используется в технологии Blurfree для стабилизации видео или неподвижного изображения.
Этот модуль используется для распознавания жестов в воздухе.
В системах безопасности и аутентификации MPU6050 используется для распознавания жестов.
Для управления приложениями и навигации «без касания» используется MPU6050.
Этот модуль используется в технологии управления движением для ярлыков жестов.
Этот модуль также нашел применение в играх и приложениях с поддержкой движения.
В InstantGesture -IG MPU6050 используется для распознавания жестов.
Благодаря небольшому размеру этот модуль используется в телефонных трубках и портативном игровом оборудовании.
Этот модуль также есть в игровых контроллерах на основе движения.
3D-пульты дистанционного управления, 3D-мыши также используют этот модуль.
Носимые устройства, используемые для здоровья, фитнеса и спорта, также содержат MPU6050.
Этот модуль также можно найти во многих игрушках.
Для измерений IMU используется MPU6050.
В дронах и квадрокоптерах MPU6050 используется для управления положением.
Этот модуль также нашел применение в самобалансирующихся роботах.
MPU6050 очень предпочтителен для управления роботизированной рукой.
Роботы-гуманоиды также используют этот модуль для определения наклона, поворота и ориентации.
В смартфонах этот модуль используется для таких приложений, как дополненная реальность, игры, управление жестами, захват панорамных фотографий и просмотр.
Этот модуль также применяется для услуг на основе определения местоположения.

Альтернативный IC

Некоторые из ИС, которые можно использовать в качестве альтернативы MPU6050, - это ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Этот модуль очень предпочтителен для портативных устройств из-за его компактных размеров и систем с батарейным питанием из-за требований к низкому энергопотреблению. MPU6050 может превратить портативный мобильный телефон в мощное интеллектуальное устройство 3D. Более подробную информацию об электрических характеристиках и логике прерывания этого модуля можно найти в его техническая спецификация . С каким микропроцессором вы подключили MPU6050?