3D-Spiele, 3D-Bilder und 3D-Videos sind heutzutage im Trend. Für eine verbesserte Endbenutzererfahrung führen Hersteller viele neue Methoden ein. Die Hauptfunktionen der 3D-Technologie sind Rotationserkennung, Orientierungserkennung, Bewegungserkennung, Gestenerkennung sowie Erkennung usw. Die Geräte, mit denen diese Funktionen gemessen werden können, sind Gyroskope und Beschleunigungsmesser. Da das Endprodukt sehr klein ist, sollten die darin eingebetteten Sensoren auch die geringen Größenanforderungen erfüllen. MPU6050 war eine Antwort auf diese Herausforderung. Da es das kleinste Gerät ist, das sowohl Gyroskop als auch Beschleunigungsmesser auf dem Chip integriert. Aufgrund seiner geringen Größe kann es problemlos in ein Smartphone eingebettet werden.

Was ist MPU6050?

MPU6050 ist ein MEMS-basiertes 6-Achsen-Bewegungsverfolgungsgerät. Es hat ein On-Chip-Gyroskop und Beschleunigungsmesser Sensoren zusammen mit Temperatursensor . MPU6050 ist ein digitales Gerät. Dieses Modul ist sehr klein, hat einen geringen Stromverbrauch, eine hohe Genauigkeit, eine hohe Wiederholgenauigkeit, eine hohe Schocktoleranz, eine anwendungsspezifische Leistungsprogrammierbarkeit und niedrige Verbraucherpreise. MPU6050 kann problemlos mit anderen Sensoren wie z Magnetometer und Mikrocontroller.

Blockdiagramm

Blockdiagramm der MPU6050

Das MPU6050-Modul besteht aus den folgenden Blöcken und Funktionen.

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Ein 3-Achsen-MEMS-Frequenz-Gyroskopsensor mit drei 16-Bit-ADCs und Signalkonditionierung.
Ein 3-Achsen-MEMS-Beschleunigungssensor mit drei 16-Bit-ADCs und Signalkonditionierung.
Eine On-Chip-Engine für digitale Bewegungsprozessoren.
Primäre digitale 12C-Kommunikationsschnittstellen.
Zusätzliche I2C-Schnittstellen für die Kommunikation mit externen Sensoren wie Magnetometer.
Interne Uhr.
Datenregister zum Speichern von Sensordaten.
FIFO-Speicher, der zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt.
Vom Benutzer programmierbare Interrupts.
Ein digitaler Ausgangstemperatursensor.
Selbsttest für Gyroskop und Beschleunigungsmesser.
LDO und Bias.
Ladungspumpe.
Statusregister.

Schaltplan

Das in der MPU6050 vorhandene Gyroskop kann eine Drehung um die drei Achsen X, Y, Z erfassen. Der Coriolis-Effekt verursacht eine Vibration, wenn die Gyros um eine der Achsen gedreht werden. Diese Schwingungen werden vom Kondensator aufgenommen. Das erzeugte Signal wird dann verstärkt, demoduliert und gefiltert, um eine Spannung zu erzeugen, die proportional zur Winkelrate ist. Diese Spannung wird dann mit ADCs digitalisiert.

Das auf der MPU6050 vorhandene DMP entlädt die Berechnung von Bewegungserfassungsalgorithmen vom Host-Prozessor. DMP erfasst Daten von allen Sensoren und speichert die berechneten Werte in seinen Datenregistern oder im FIFO. Auf FIFO kann über die serielle Schnittstelle zugegriffen werden. Bei Verwendung des AD0-Pins kann mehr als ein MPU6050-Modul mit einem Mikroprozessor verbunden werden. MPU6050 kann problemlos mit verwendet werden Arduino , da MPU6050 gut dokumentierte Bibliotheken zur Verfügung hat.

Während der Verwendung in Anwendungen werden I2C-Leitungen der MPU6050 mit einem 4,7-kΩ-Widerstand hochgezogen und der Interrupt-Pin mit einem 4,7-kΩ-Widerstand nach unten gezogen. Wenn Daten im FIFO verfügbar sind, wird der Interrupt-Pin hoch. Jetzt kann ein Mikrocontroller die Daten mit lesen I2C-Kommunikation Bus. Die von den Bibliotheken bereitgestellten Daten enthalten die folgenden Datenwerte: Quaternion-Komponenten, Euler-Winkel, Gieren, Neigen, Rollen, reale Beschleunigung, weltweite Rahmenbeschleunigung und Teekanne erfinden Erfassungswerte.

Pin-Diagramm

Pin-Diagramm-von-MPU-6050

MPU6050 ist als kleines 4 × 4 × 0,9 mm-Paket erhältlich. Die MEMS-Struktur ist hermetisch versiegelt und auf Waferebene verbunden. MPU6050 ist als 24-poliges QFN-Gehäuse erhältlich. Die Pin-Beschreibung dieses Moduls finden Sie unten.

Pin-1-CLKIN- ist der optionale externe Referenztakteingang. Dieser Pin ist bei Nichtgebrauch mit Masse verbunden.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 sind NC-Pins. Diese Pins sind nicht intern verbunden.
Pin-6, AUX_DA, ist der serielle I2C-Master-Daten-Pin. Dieser Pin dient zum Anschluss externer Sensoren.
Pin-7, AUX_CL, ist die serielle I2C-Masteruhr. Dieser Pin dient zum Anschluss externer Sensoren.
Pin-8, VLOGIC, ist der Pin für die digitale E / A-Versorgungsspannung.
Pin-9, AD0, ist der LSB-Pin der I2C-Slave-Adresse.
Pin-10, REGOUT, ist der Anschluss des Reglerfilterkondensators.
Pin-11, FSYNC, ist der digitale Eingang für die Rahmensynchronisation. Dieser Pin ist bei Nichtgebrauch mit Masse verbunden.
Pin-12, INT, ist der digitale Interrupt-Ausgangspin.
Pin-13, VDD, ist der Pin der Versorgungsspannung.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 sind NC-Pin. Diese Pins sind nicht intern verbunden.
Pin-18, GND, ist die Stromversorgungsmasse.
Pin-19 und Pin-21 sind die RESV-Pins. Diese Pins sind reserviert.
Pin-20, CPOUT, ist der Anschluss des Ladungspumpenkondensators.
Pin-22 ist RESV, der reservierte Pin.
Pin-23, SCL, ist die serielle I2C-Uhr.
Pin-24, SDA, ist der serielle I2C-Daten-Pin.

Technische Daten der MPU6050

MPU6050 ist das weltweit erste integrierte 6-Achsen-Bewegungsverfolgungsgerät. Einige der Spezifikationen dieses Moduls sind unten angegeben.

Die MPU6050 verfügt über ein 3-Achsen-Gyroskop, einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und einen digitalen Bewegungsprozessor, die auf einem einzigen Chip integriert sind.
Es funktioniert mit der Stromversorgung von 3V-5V.
Die MPU6050 verwendet das I2C-Protokoll für die Kommunikation und Übertragung von Daten.
Dieses Modul verfügt über einen integrierten 16-Bit-ADC, der eine hohe Genauigkeit bietet.
Die MPU6050 kann mit anderen IIC-Geräten wie Magnetometern verbunden werden.
Die MPU6050 verfügt außerdem über einen eingebauten Temperatursensor.
Mit dem I2C-Sensorbus können Daten direkt vom externen 3-Achsen-Kompass erfasst werden, um einen vollständigen 9-Achsen-MotionFusion-Ausgang bereitzustellen.
Für Hersteller macht die MPU6050 die Auswahl, Qualifizierung und Integration diskreter Geräte auf Systemebene überflüssig.
Über den I2C-Anschluss können nicht träge Sensoren wie der Drucksensor angeschlossen werden.
Die MPU6050 besteht aus drei 16-Bit-ADCs zum Digitalisieren der Gyroskopausgänge und drei 16-Bit-ADCs zum Digitalisieren der Beschleunigungsmesserausgänge.
Ein vom Benutzer programmierbarer Gyroskopbereich und ein vom Benutzer programmierbarer Beschleunigungsmesserbereich dienen zur präzisen Verfolgung sowohl schneller als auch langsamer Bewegungen.
Ein On-Chip-1024-Byte-FIFO-Puffer ist vorhanden, der dazu beiträgt, den Stromverbrauch des Moduls zu senken.
Die Notwendigkeit einer häufigen Zusammenfassung der Sensorausgabe wird mithilfe von On-Chip-DMP minimiert.
Die MPU6050 verfügt außerdem über einen On-Chip-Oszillator mit einer Abweichung von ± 1%.
Die MPU6050 verfügt über Tiefpassfilter für Gyroskop, Beschleunigungsmesser und Temperatursensor.
Mit dem VLOGIC-Referenz-Pin werden die Logikpegel der I2C-Schnittstelle eingestellt.
Der vom Benutzer programmierbare Bereich des Gyroskops auf der MPU6050 beträgt ± 250, ± 500, ± 1000 und ± 2000 ° / s.
Die Bild-, Video- und GPS-Synchronisation wird vom externen Synchronisationsstift des Gyroskops unterstützt.
Dieses Gyroskop hat die Niederfrequenz-Rauschleistung verbessert.
Das Gyroskop benötigt zum Betrieb 3,6 mA Strom.
Der Tiefpassfilter des Gyroskops ist digital programmierbar.
Der an der MPU6050 vorhandene Beschleunigungsmesser arbeitet mit 500 μA Strom.
Der programmierbare Messbereich dieses Beschleunigungsmessers beträgt ± 2 g, ± 4 g, ± 8 g und 16 g.
Der Beschleunigungsmesser kann auch die Ausrichtung und die Tipperkennung erkennen.
Vom Benutzer programmierbare Interrupts für den Beschleunigungsmesser sind vorhanden.
Zwischen Beschleunigungsmesser- und Gyroskopachse besteht eine minimale Querachsenempfindlichkeit.
Für die Kommunikation mit allen Registern wird der 400-kHz-Schnellmodus I2C verwendet.
Das auf der MPU6050 vorhandene DMP unterstützt 3D-Bewegungsverarbeitungs- und Gestenerkennungsalgorithmen.
Für den Systemprozessor wird ein Burst-Messwert bereitgestellt. Nach dem Lesen von Daten aus dem FIFO wechselt der Systemprozessor in den Energiesparmodus, während die MPU mehr Daten sammelt.
Funktionen wie Gestenerkennung, Schwenken, Zoomen, Scrollen, Tap-Erkennung und Shack-Erkennung werden von den programmierbaren Interrupts unterstützt.
Die MPU6050 verfügt außerdem über einen optionalen externen Takteingang von 32,768 kHz oder 19,2 MHz.

Anwendungen von MPU6050

Einige der Anwendungen dieses Moduls sind nachstehend aufgeführt:

Dieses Modul wird in der Blurfree-Technologie zur Video- oder Standbildstabilisierung verwendet.
Zur Erkennung von In-Air-Gesten wird dieses Modul verwendet.
In den Sicherheits- und Authentifizierungssystemen wird die MPU6050 zur Gestenerkennung verwendet.
Für die Steuerung und Navigation der Benutzeroberfläche ohne Berührung wird die MPU6050 verwendet.
In der Bewegungsbefehlstechnologie für Gestenverknüpfungen wird dieses Modul verwendet.
Dieses Modul hat auch Anwendung in bewegungsfähigen Spiel- und Anwendungsframeworks gefunden.
In InstantGesture -IG wird MPU6050 zur Gestenerkennung verwendet.
Aufgrund seiner geringen Größe wird dieses Modul in Mobilteilen und tragbaren Spielgeräten verwendet.
Bewegungsbasierte Gamecontroller verfügen ebenfalls über dieses Modul.
3D-Fernbedienungen und 3D-Mäuse verwenden dieses Modul ebenfalls.
Wearables für Gesundheit, Fitness und Sport enthalten auch MPU6050.
Dieses Modul ist auch in vielen Spielzeugen enthalten.
Für IMU-Messungen wird MPU6050 verwendet.
In Drohnen und Quadcoptern wird MPU6050 zur Positionssteuerung verwendet.
Dieses Modul hat auch Anwendung in selbstausgleichenden Robotern gefunden.
MPU6050 wird für die Roboterarmsteuerung sehr bevorzugt.
Humanoide Roboter verwenden dieses Modul auch zur Erkennung von Neigung, Drehung und Ausrichtung.
In Smartphones wird dieses Modul für Anwendungen wie Augmented Reality, Spiele, Gestenbefehlssteuerung, Panorama-Fotoaufnahme und Anzeige verwendet.
Dieses Modul wird auch für standortbasierte Dienste angewendet.

Alternativer IC

Einige der ICs, die als Alternative zur MPU6050 verwendet werden können, sind ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Dieses Modul wird aufgrund seiner kompakten Größe und seiner batteriebetriebenen Systeme aufgrund seines geringen Stromverbrauchs für tragbare Geräte sehr bevorzugt. Die MPU6050 kann ein Handheld-Handy in ein leistungsstarkes intelligentes 3D-Gerät verwandeln. Weitere Details zu den elektrischen Eigenschaften und der Interrupt-Logik dieses Moduls finden Sie in seiner Datenblatt . An welchen Mikroprozessor haben Sie MPU6050 angeschlossen?