MPU6050 - Pinové schéma, obvody a aplikace

3D hry, 3D obrázky a 3D videa jsou dnes trendy technologií. Pro lepší zážitek koncového uživatele zavádějí výrobci mnoho nových metod. Hlavními funkcemi za 3D technologií jsou detekce rotace, detekce orientace, detekce pohybu, detekce gest i rozpoznávání atd. Zařízení, která mohou tyto funkce měřit, jsou gyroskopy a akcelerometry. Protože velikost konečného produktu je velmi malá, měly by senzory zabudované v něm splňovat také požadavky na malé rozměry. MPU6050 přišel jako odpověď na tuto výzvu. Jelikož se jedná o nejmenší zařízení, které má integrovanou integrovanou funkci gyroskopu a akcelerometru na čipu. Díky malé velikosti jej lze snadno zabudovat do smartphonu.

Co je MPU6050?

MPU6050 je 6osé zařízení pro sledování pohybu založené na MEMS. Má gyroskop na čipu a akcelerometr senzory spolu s teplotní senzor . MPU6050 je digitální zařízení. Tento modul má velmi malou velikost, má nízké požadavky na spotřebu energie, je vysoce přesný, má vysokou opakovatelnost, vysokou toleranci rázů, má programovatelnost výkonu specifickou pro aplikaci a nízké spotřebitelské cenové body. MPU6050 lze snadno propojit s dalšími senzory, jako jsou magnetometry a mikrokontroléry.

Blokové schéma

Blokové schéma MPU6050

Modul MPU6050 se skládá z následujících bloků a funkcí.

• Tříosý gyroskopický snímač MEMS se třemi 16bitovými ADC a úpravou signálu.
• 3osý senzor akcelerometru MEMS se třemi 16bitovými ADC a úpravou signálu.
• Procesor procesoru digitálního pohybu na čipu.
• Primární digitální komunikační rozhraní 12C.
• Pomocná rozhraní I2C pro komunikaci s externími senzory, jako je magnetometr.
• Interní hodiny.
• Datové registry pro ukládání dat senzorů.
• Paměť FIFO, která pomáhá snižovat spotřebu energie.
• Uživatelsky programovatelná přerušení.
• Digitální výstupní teplotní senzor.
• Autotest gyroskopu a akcelerometru.
• LDO a zkreslení.
• Plnicí čerpadlo.
• Stavové registry.

Kruhový diagram

Gyroskop přítomný v MPU6050 dokáže detekovat rotaci kolem tří os X, Y, Z. Coriolisův efekt způsobuje vibrace, když se gyrosy otáčejí kolem kterékoli z os. Tyto vibrace jsou zachycovány kondenzátorem. Vyprodukovaný signál je poté zesílen, demodulován a filtrován za vzniku napětí, které je úměrné úhlové rychlosti. Toto napětí je poté digitalizováno pomocí ADC.

DMP přítomný na MPU6050 odebírá výpočet algoritmů snímání pohybu z hostitelského procesoru. DMP získává data ze všech senzorů a ukládá vypočítané hodnoty do svých datových registrů nebo do FIFO. FIFO je přístupné přes sériové rozhraní. Pomocí pinu AD0 lze propojit více než jeden modul MPU6050 s mikroprocesorem. MPU6050 lze snadno použít s Arduino , protože MPU6050 má k dispozici dobře zdokumentované knihovny.

Při použití v aplikacích jsou linky I2C MPU6050 taženy vysoko pomocí odporu 4,7 kΩ a přerušovací kolík je tažen dolů pomocí odporu 4,7 kΩ. Když jsou data k dispozici ve FIFO, přerušovací kolík jde vysoko. Nyní může mikrokontrolér číst data pomocí Komunikace I2C autobus. Data poskytovaná knihovnami obsahují následující datové hodnoty - komponenty Quaternion, Eulerovy úhly, Yaw, Pitch, Roll, akcelerace v reálném světě, akcelerace světového rámce a konvice vymýšlející smyslové hodnoty.

Pinový diagram

Pin-Diagram-of-MPU-6050

MPU6050 je k dispozici jako malé balení 4 × 4 × 0,9 mm. Struktura MEMS je hermeticky uzavřena a spojena na úrovni oplatky. MPU6050 je k dispozici jako 24kolíkový balíček QFN. Popis pinů tohoto modulu je uveden níže -

• Pin-1- CLKIN- je volitelný externí vstup referenčních hodin. Tento kolík je připojen k zemi, pokud se nepoužívá.
• Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 jsou NC piny. Tyto piny nejsou interně připojeny.
• Pin-6, AUX_DA, je pin sériových dat I2C. Tento pin se používá pro připojení externích senzorů.
• Pin-7, AUX_CL, jsou hlavní sériové hodiny I2C. Tento pin se používá pro připojení externích senzorů.
• Pin-8, VLOGIC, je pin digitálního I / O napájecího napětí.
• Pin-9, AD0, je I2C slave adresa LSB pin.
• Pin-10, REGOUT, je připojení kondenzátoru filtru regulátoru.
• Pin-11, FSYNC, je digitální vstup pro synchronizaci snímků. Tento kolík je připojen k zemi, pokud není používán.
• Pin-12, INT, je přerušovací digitální výstupní pin.
• Pin-13, VDD, je pin napájecího napětí.
• Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 jsou NC kolíky. Tyto piny nejsou interně připojeny.
• Pin-18, GND, je zem napájecího zdroje.
• Pin-19 a Pin-21 jsou piny RESV. Tyto piny jsou vyhrazeny.
• Pin-20, CPOUT, je připojení kondenzátoru nabíjecího čerpadla.
• Pin-22, je RESV, vyhrazený pin.
• Pin-23, SCL, jsou sériové hodiny I2C.
• Pin-24, SDA, je pin sériových dat I2C.

Specifikace MPU6050

MPU6050 je první integrované šestiosé zařízení pro sledování pohybu na světě. Některé specifikace tohoto modulu jsou uvedeny níže -

• MPU6050 má 3osý gyroskop, 3osý akcelerometr a digitální pohybový procesor integrovaný do jednoho čipu.
• Funguje na napájení 3V-5V.
• MPU6050 používá pro komunikaci a přenos dat protokol I2C.
• Tento modul má vestavěný 16bitový ADC, který poskytuje velkou přesnost.
• MPU6050 lze propojit s dalšími zařízeními IIC, jako jsou například magnetometry.
• MPU6050 má také zabudovaný teplotní senzor.
• Sběrnice senzorů I2C mu pomáhá sbírat data přímo z externího 3osého kompasu, který používá k zajištění úplného 9osého výstupu MotionFusion.
• Pro výrobce MPU6050 eliminuje potřebu výběru, kvalifikace a integrace diskrétních zařízení na úrovni systému.
• Pomocí svého portu I2C lze propojit neinerciální snímače, jako je snímač tlaku.
• MPU6050 se skládá ze tří 16bitových ADC pro digitalizaci výstupů gyroskopu 0 a tří 16bitových ADC pro digitalizaci výstupů akcelerometru.
• K přesnému sledování rychlých i pomalých pohybů je k dispozici uživatelsky programovatelný rozsah gyroskopů a uživatelsky programovatelný rozsah akcelerometru.
• Na čipu je k dispozici 1024 bajtová vyrovnávací paměť FIFO, která pomáhá snižovat spotřebu energie modulu.
• Potřeba častého sdružování výstupu senzoru je minimalizována pomocí on-chip DMP.
• MPU6050 má také oscilátor na čipu s odchylkou ± 1%.
• MPU6050 má dolní propusti pro gyroskop, akcelerometr a teplotní senzor.
• Referenční kolík VLOGIC se používá k nastavení logických úrovní rozhraní I2C.
• Uživatelsky programovatelný rozsah gyroskopu přítomného na MPU6050 je ± 250, ± 500, ± 1000 a ± 2000 ° / s.
• Synchronizace obrazu, videa a GPS je podporována externím synchronizačním kolíkem gyroskopu.
• Tento gyroskop zlepšil výkon nízkofrekvenčního šumu.
• Gyroskop potřebuje ke své činnosti proud 3,6 mA.
• Nízkoprůchodový filtr gyroskopu je digitálně programovatelný.
• Akcelerometr přítomný na MPU6050 pracuje na 500μA proudu.
• Programovatelný rozsah tohoto akcelerometru v plném rozsahu je ± 2 g, ± 4 g, ± 8 ga 16 g.
• Akcelerometr může také detekovat orientaci, detekci klepnutí.
• Uživatelem programovatelná přerušení jsou přítomna pro akcelerometr.
• Mezi osami akcelerometru a gyroskopu je minimální citlivost příčné osy.
• Ke komunikaci se všemi registry se používá 400kHz rychlý režim I2C.
• DMP přítomný na MPU6050 podporuje 3D zpracování pohybu a algoritmy rozpoznávání gest.
• Pro systémový procesor je k dispozici sériové čtení. Po načtení dat z FIFO vstoupí systémový procesor do režimu spánku s nízkou spotřebou, zatímco MPU shromažďuje více dat.
• Funkce jako rozpoznávání gest, posouvání, zvětšování, posouvání, detekce klepnutí a detekce chatrče jsou programovatelnými přerušeními podporovány.
• MPU6050 má také volitelný externí hodinový vstup 32,768kHz nebo 19,2Mhz.

Aplikace MPU6050

Některé aplikace tohoto modulu jsou uvedeny níže -

• Tento modul se používá v technologii Blurfree pro stabilizaci videa nebo statického obrazu.
• K rozpoznání gest ve vzduchu se používá tento modul.
• V bezpečnostních a ověřovacích systémech se MPU6050 používá k rozpoznávání gest.
• Pro „bezdotykové“ ovládání UI aplikace a navigaci se používá MPU6050.
• V technologii příkazů pohybu pro zkratky gest se používá tento modul.
• Tento modul také našel uplatnění v herních a aplikačních rámcích s povoleným pohybem.
• V InstantGesture -IG se pro rozpoznávání gest používá MPU6050.
• Vzhledem ke své malé velikosti se tento modul používá v telefonech a přenosných herních zařízeních.
• Tento modul mají také herní ovladače založené na pohybu.
• Tento modul používají také 3D dálkové ovladače, 3D myši.
• Nositelné materiály používané pro zdraví, fitness a sport také obsahují MPU6050.
• Tento modul lze také nalézt v mnoha hračkách.
• Pro měření IMU se používá MPU6050.
• V dronech a kvadrokoptérách se pro řízení polohy používá MPU6050.
• Tento modul našel uplatnění také u samovyvažovacích robotů.
• MPU6050 je vysoce preferován pro ovládání robotickým ramenem.
• Humanoidní roboti také používají tento modul pro detekci náklonu, otáčení a orientace.
• V chytrých telefonech se tento modul používá pro aplikace, jako je rozšířená realita, hraní her, ovládání příkazů gesty, snímání panoramatických fotografií a prohlížení.
• Tento modul se také používá pro služby založené na poloze.

Alternativní IC

Některé z integrovaných obvodů, které lze použít jako alternativu k MPU6050, jsou ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Tento modul je velmi vhodný pro přenosná zařízení kvůli jeho kompaktní velikosti a bateriovým systémům kvůli jeho nízkým požadavkům na spotřebu energie. MPU6050 dokáže změnit kapesní mobilní telefon na výkonné 3D inteligentní zařízení. Další podrobnosti o elektrických charakteristikách a logice přerušení tohoto modulu najdete v jeho datový list . Ke kterému mikroprocesoru jste připojili MPU6050?