MPU6050 - tihvtide skeem, vooluring ja rakendused

MPU6050 - tihvtide skeem, vooluring ja rakendused

3D-mängud, 3D-pildid ja 3D-videod on tänapäeval trendikas tehnoloogia. Lõppkasutaja kogemuse saamiseks tutvustavad tootjad palju uusi meetodeid. 3D-tehnoloogia peamised funktsioonid on pöörlemistuvastus, suuna tuvastamine, liikumisandur, žestide tuvastamine ja tuvastamine jne.. Neid funktsioone saavad mõõta seadmed: güroskoobid ja kiirendusmõõturid. Kuna lõpptoote suurus on väga väike, peaksid sellesse sisseehitatud andurid vastama ka väiksuse nõuetele. MPU6050 oli vastus sellele väljakutsele. Kuna see on väikseim seade, millel on kiibil integreeritud nii güroskoop kui ka kiirendusmõõtur. Selle saab oma väikese suuruse tõttu hõlpsasti nutitelefoni manustada.



Mis on MPU6050?

MPU6050 on MEMS-põhine 6-teljeline liikumise jälgimise seade. Sellel on kiibil olev güroskoop ja kiirendusmõõtur andurid koos temperatuuriandur . MPU6050 on digitaalne seade. See moodul on väga väikese suurusega, selle energiatarbimise nõuded on madalad, ülitäpsed, kõrge korratavuse, kõrge löögitaluvusega, sellel on rakendusspetsiifiline jõudluse programmeeritavus ja madalad tarbijahinnad. MPU6050 saab hõlpsasti liidestada teiste anduritega, näiteks magnetomeetrid ja mikrokontrollerid.


Blokeeri skeem

MPU6050 plokkskeem

MPU6050 plokkskeem



MPU6050 moodul koosneb järgmistest plokkidest ja funktsioonidest.

  • Kolmeteljeline MEMS-kiirusega güroskoobi andur kolme 16-bitise ADC-ga ja signaali konditsioneerimisega.
  • Kolmeteljeline MEMS-kiirendusmõõtur koos kolme 16-bitise ADC-ga ja signaali konditsioneerimisega.
  • Kiibil olev digitaalse liikumisprotsessori mootor.
  • Esmased 12C digitaalside liidesed.
  • I2C lisaliidesed suhtlemiseks väliste anduritega, näiteks magnetomeetriga.
  • Sisemine kell.
  • Andmeregistrid andurite andmete salvestamiseks.
  • FIFO mälu, mis aitab vähendada energiatarbimist.
  • Kasutaja poolt programmeeritavad katkestused.
  • Digitaalne väljundtemperatuuri andur.
  • Güroskoobi ja kiirendusmõõturi enesekontroll.
  • LDO ja eelarvamus.
  • Laadimispump.
  • Olekuregistrid.

Vooluringi skeem

MPU6050-s olev güroskoop suudab tuvastada pöörlemist kolme telje X, Y, Z ümber. Coriolise efekt põhjustab vibratsiooni, kui güroskoope pööratakse mõne telje ümber. Need võnked võtab vastu kondensaator. Seejärel võimendatakse, demoduleeritakse ja filtreeritakse toodetud signaal, et saada pinge, mis on proportsionaalne nurkkiirusega. Seejärel digiteeritakse see pinge ADC-de abil.



MPU6050-l olev DMP laadib liikumisandurite algoritmide arvutamise hostprotsessorilt maha. DMP hangib andmeid kõigilt anduritelt ja salvestab arvutatud väärtused oma andmeregistritesse või FIFO-sse. FIFO-le pääseb juurde jadaliidese kaudu. AD0-tihvti kasutades saab mikroprotsessoriga liidestada rohkem kui ühe mooduli MPU6050. MPU6050 saab hõlpsasti kasutada Arduino , kuna MPU6050-l on saadaval hästi dokumenteeritud teegid.

Rakendustes kasutatuna tõmmatakse MPU6050 I2C liinid 4,7 kΩ takisti abil kõrgeks ja katkestustihvt tõmmatakse 4,7 kΩ takisti abil alla. Kui andmed on FIFO-s saadaval, läheb katkestustihvt kõrge. Nüüd saab mikrokontroller andmeid lugeda I2C side buss. Raamatukogude pakutavad andmed sisaldavad järgmisi andmeväärtusi - Kvaternioni komponendid, Euleri nurgad, Yaw, Pitch, Roll, Reaalse maailma kiirendus, World frame kiirendus ja Teapot leiutavad meeleväärtused.


Pin-skeem

MPU-6050 tihvtide skeem

MPU-6050 tihvtide skeem

MPU6050 on saadaval väikese 4 × 4 × 0,9 mm pakendina. MEMS-i struktuur on hermeetiliselt suletud ja liimitud vahvlitasandil. MPU6050 on saadaval 24-kontaktilise QFN-paketina. Selle mooduli tihvtide kirjeldus on toodud allpool-

  • Pin-1 - CLKIN- on valikuline välise võrdluskella sisend. See tihvt on maandusega ühendatud, kui seda ei kasutata.
  • Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 on NC-tihvtid. Need tihvtid pole sisemiselt ühendatud.
  • Pin-6, AUX_DA, on I2C põhiseeriaandmete tihvt. Seda tihvti kasutatakse väliste andurite ühendamiseks.
  • Pin-7, AUX_CL, on I2C master seeriakell. Seda tihvti kasutatakse väliste andurite ühendamiseks.
  • Pin-8, VLOGIC, on digitaalne sisend- / väljundvoolu pinge tihvt.
  • Pin-9, AD0, on I2C orja aadressi LSB pin.
  • Pin-10, REGOUT, on regulaatori filtri kondensaatori ühendus.
  • Pin-11, FSYNC, on kaadri sünkroonimise digitaalne sisend. See tihvt on maandusega ühendatud, kui seda ei kasutata.
  • Pin-12, INT, on katkestuse digitaalväljundi tihvt.
  • Pin-13, VDD, on toiteallika pinge tihvt.
  • Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 on NC-tihvtid. Need tihvtid pole sisemiselt ühendatud.
  • Pin-18, GND, on toiteallika maandus.
  • Pin-19 ja Pin-21 on RESV tihvtid. Need tihvtid on reserveeritud.
  • Pin-20, CPOUT, on laadimispumba kondensaatori ühendus.
  • Pin-22 on RESV, reserveeritud tihvt.
  • Pin-23, SCL, on I2C jadakell.
  • Pin-24, SDA, on I2C jadaandmete tihvt.

MPU6050 spetsifikatsioonid

MPU6050 on maailmas esimene integreeritud 6-teljeline liikumise jälgimise seade. Mõned selle mooduli spetsifikatsioonid on toodud allpool-

  • MPU6050-l on kolmeteljeline güroskoop, kolmeteljeline kiirendusmõõtur ja ühele kiibile integreeritud digitaalne liikumisprotsessor.
  • See töötab 3V-5V toiteallikal.
  • MPU6050 kasutab andmete edastamiseks ja edastamiseks protokolli I2C.
  • Sellel moodulil on sisseehitatud 16-bitine ADC, mis tagab suure täpsuse.
  • MPU6050 saab liidestada teiste IIC seadmetega, näiteks magnetomeetritega.
  • MPU6050-l on ka sisseehitatud temperatuuriandur.
  • I2C anduribuss aitab tal andmeid koguda otse välisest 3-teljelisest kompassist, mida ta kasutab täieliku 9-teljelise MotionFusioni väljundi pakkumiseks.
  • Tootjate jaoks kaob MPU6050 vajadus diskreetsete seadmete valimise, kvalifitseerimise ja süsteemitasandi integreerimise järele.
  • Selle I2C-porti kasutades saab liidestada mitteinertsiaalseid andureid, näiteks rõhuandurit.
  • MPU6050 koosneb kolmest 16-bitisest ADC-st güroskoobi 0-väljundite digiteerimiseks ja kolmest 16-bitist ADC-st kiirendusmõõturi väljundite digiteerimiseks.
  • Nii kiire kui ka aeglase liikumise täpseks jälgimiseks on olemas kasutaja programmeeritav güroskoobi vahemik ja kasutaja programmeeritav kiirendusmõõturi vahemik.
  • Kiibil on 1024-baidine FIFO puhver, mis aitab vähendada mooduli energiatarvet.
  • Vajadus sensori väljundi sagedase ühendamise järele minimeeritakse kiibil oleva DMP abil.
  • MPU6050-l on ka kiibil olev ostsillaator, mille variatsioon on ± 1%.
  • MPU6050-l on madalpääsfiltrid güroskoobi, kiirendusmõõturi ja temperatuurianduri jaoks.
  • I2C liidese loogikatasemete määramiseks kasutatakse VLOGIC-võrdlusnõela.
  • Kasutaja poolt programmeeritav güroskoobi vahemik MPU6050-l on ± 250, ± 500, ± 1000 ja ± 2000 ° / s.
  • Piltide, videote ja GPS-i sünkroonimist toetab güroskoobi väline sünkroniseerimisnõel.
  • See güroskoop on parandanud madalsageduslikku müra.
  • Güroskoop vajab töötamiseks 3,6 mA voolu.
  • Güroskoobi madalpääsfilter on digitaalselt programmeeritav.
  • MPU6050 juures olev kiirendusmõõtur töötab 500 μA voolu juures.
  • Selle kiirendusmõõturi programmeeritav täisskaala on ± 2g, ± 4g, ± 8g ja 16g.
  • Kiirendusmõõtur suudab tuvastada ka suuna, kraani tuvastamise.
  • Kiirendusmõõturi jaoks on olemas kasutaja programmeeritavad katkestused.
  • Kiirendusmõõturi ja güroskoobi telgede vahel on risttelgede minimaalne tundlikkus.
  • Kõigi registritega suhtlemiseks kasutatakse kiiret režiimi 400kHz.
  • MPU6050-l olev DMP toetab 3D-liikumise töötlemist ja žestide tuvastamise algoritme.
  • Sarivõtte lugemine on ette nähtud süsteemiprotsessorile. Pärast andmete lugemist FIFO-st läheb süsteemiprotsessor madala energiatarbega unerežiimi, samal ajal kui MPU kogub rohkem andmeid.
  • Programmeeritavad katkestused toetavad selliseid funktsioone nagu liigutuste tuvastamine, panoraamimine, suumimine, kerimine, puudutuste tuvastamine ja katuse tuvastamine.
  • MPU6050-l on ka valikuline välise kella sisend 32,768kHz või 19,2Mhz.

MPU6050 rakendused

Mõned selle mooduli rakendused on toodud allpool -

  • Seda moodulit kasutatakse Blurfree tehnoloogias video või piltide stabiliseerimiseks.
  • Seda moodulit kasutatakse õhužestide tuvastamiseks.
  • Turva- ja autentimissüsteemides kasutatakse MPU6050 žestide tuvastamiseks.
  • Puudutamata kasutajaliidese rakenduse juhtimiseks ja navigeerimiseks kasutatakse MPU6050.
  • Liikumiskäskude tehnoloogias liigutuste otseteede jaoks kasutatakse seda moodulit.
  • See moodul on leidnud rakenduse ka liikumisvõimelistes mängudes ja rakenduste raamistikes.
  • InstantGesture -IG-s kasutatakse žestide tuvastamiseks MPU6050.
  • Väiksuse tõttu kasutatakse seda moodulit telefonides ja kaasaskantavates mänguvarustuses.
  • See moodul on olemas ka liikumispõhistel mängukontrolleritel.
  • 3D-puldid, 3D-hiired kasutavad ka seda moodulit.
  • Tervises, spordis ja spordis kasutatavad rõivad sisaldavad ka MPU6050.
  • Seda moodulit võib leida ka paljudest mänguasjadest.
  • IMU mõõtmiseks kasutatakse MPU6050.
  • Droonides ja kvadrokopterites kasutatakse asukoha juhtimiseks MPU6050.
  • See moodul on leidnud rakendust ka isetasakaalustuvates robotites.
  • MPU6050 on robotkäsi juhtimiseks väga eelistatud.
  • Humanoidrobotid kasutavad seda moodulit ka kallutamise, pöörlemise, orientatsiooni tuvastamiseks.
  • Nutitelefonides kasutatakse seda moodulit selliste rakenduste jaoks nagu liitreaalsus, mängimine, žestikäskude juhtimine, panoraamfotode jäädvustamine ja vaatamine.
  • Seda moodulit on rakendatud ka asukohapõhiste teenuste jaoks.

Alternatiivne IC

Mõned IC-d, mida saab kasutada MPU6050 alternatiivina, on ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

See moodul on kaasaskantavate seadmete jaoks väga eelistatud, kuna see on kompaktse suuruse ja akutoitega süsteemide vähese energiatarbimise tõttu. MPU6050 suudab muuta pihuarvuti võimsaks 3D-nutiseadmeks. Selle mooduli elektriliste omaduste ja katkestusloogika üksikasjad leiate selle moodulist andmeleht . Millise mikroprotsessoriga olete MPU6050 liidestanud?