Giochi 3D, immagini 3D e video 3D sono una tecnologia di tendenza oggi. Per migliorare l'esperienza dell'utente finale, i produttori stanno introducendo molti nuovi metodi. Le funzioni principali alla base della tecnologia 3D sono il rilevamento della rotazione, il rilevamento dell'orientamento, il rilevamento del movimento, il rilevamento del gesto e il riconoscimento, ecc ... I dispositivi che possono misurare queste funzioni sono i giroscopi e gli accelerometri. Poiché le dimensioni del prodotto finale sono molto ridotte, anche i sensori incorporati dovrebbero soddisfare i requisiti di dimensioni ridotte. MPU6050 è stata una risposta a questa sfida. Poiché è il dispositivo più piccolo che ha l'integrazione su chip sia del giroscopio che dell'accelerometro. Può essere facilmente integrato in uno smartphone grazie alle sue piccole dimensioni.

Cos'è MPU6050?

MPU6050 è un dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi basato su MEMS. Ha un giroscopio su chip e accelerometro sensori insieme a termometro . MPU6050 è un dispositivo digitale. Questo modulo è di dimensioni molto ridotte, ha requisiti di basso consumo energetico, è estremamente preciso, ha un'elevata ripetibilità, un'elevata tolleranza agli urti, ha una programmabilità delle prestazioni specifica per l'applicazione e bassi prezzi al consumo. MPU6050 può essere facilmente interfacciato con altri sensori come magnetometri e microcontrollori.

Diagramma a blocchi

Schema a blocchi di MPU6050

Il modulo MPU6050 è composto dai seguenti blocchi e funzioni.

“design del generatore di energia senza volano ”

Un giroscopio con sensore di velocità MEMS a 3 assi con tre ADC a 16 bit e condizionamento del segnale.
Un sensore accelerometro MEMS a 3 assi con tre ADC a 16 bit e condizionamento del segnale.
Un processore di movimento digitale su chip.
Interfacce di comunicazione digitale 12C primarie.
Interfacce I2C ausiliarie per la comunicazione con sensori esterni come il Magnetometro.
Clocking interno.
Registri dati per la memorizzazione dei dati del sensore.
Memoria FIFO che aiuta a ridurre il consumo energetico.
Interruzioni programmabili dall'utente.
Un sensore di temperatura con uscita digitale.
Autotest per giroscopio e accelerometro.
LDO e Bias.
Pompa di carico.
Registri di stato.

Schema elettrico

Il giroscopio presente in MPU6050 è in grado di rilevare la rotazione attorno ai tre assi X, Y, Z. L'effetto Coriolis provoca una vibrazione quando i giroscopi vengono ruotati attorno a uno qualsiasi degli assi. Queste vibrazioni vengono captate dal condensatore. Il segnale prodotto viene quindi amplificato, demodulato e filtrato per produrre una tensione proporzionale alla velocità angolare. Questa tensione viene quindi digitalizzata utilizzando gli ADC.

Il DMP presente su MPU6050 scarica il calcolo degli algoritmi di rilevamento del movimento dal processore host. DMP acquisisce i dati da tutti i sensori e memorizza i valori calcolati nei suoi registri dati o in FIFO. È possibile accedere a FIFO tramite l'interfaccia seriale. Utilizzando il pin AD0 è possibile interfacciare più di un modulo MPU6050 con un microprocessore. MPU6050 può essere utilizzato facilmente con Arduino , poiché MPU6050 dispone di librerie ben documentate.

Mentre vengono utilizzate nelle applicazioni, le linee I2C di MPU6050 vengono tirate in alto utilizzando un resistore da 4,7 kΩ e il pin di interruzione viene abbassato utilizzando un resistore da 4,7 kΩ. Quando i dati sono disponibili in FIFO, il pin di interrupt diventa alto. Ora un microcontrollore può leggere i dati usando Comunicazione I2C autobus. I dati forniti dalle librerie contengono i seguenti valori di dati: componenti Quaternion, angoli di Eulero, imbardata, beccheggio, rollio, accelerazione del mondo reale, accelerazione del fotogramma del mondo e valori di rilevamento dell'invenzione della teiera.

Diagramma dei pin

Pin-Diagram-of-MPU-6050

MPU6050 è disponibile come pacchetto piccolo 4 × 4 × 0,9 mm. La struttura MEMS è sigillata ermeticamente e incollata a livello di wafer. MPU6050 è disponibile come pacchetto QFN a 24 pin. La descrizione dei pin di questo modulo è fornita di seguito-

Pin-1- CLKIN- è l'ingresso opzionale del clock di riferimento esterno. Questo pin è collegato a terra quando non è in uso.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 sono pin NC. Questi pin non sono collegati internamente.
Pin-6, AUX_DA, è il pin dati seriale master I2C. Questo pin viene utilizzato per il collegamento di sensori esterni.
Pin-7, AUX_CL, è l'orologio seriale master I2C. Questo pin viene utilizzato per il collegamento di sensori esterni.
Pin-8, VLOGIC, è il pin della tensione di alimentazione I / O digitale.
Pin-9, AD0, è il pin LSB dell'indirizzo slave I2C.
Pin-10, REGOUT, è il collegamento del condensatore del filtro del regolatore.
Pin-11, FSYNC, è l'ingresso digitale di sincronizzazione del frame. Questo pin è collegato a massa quando non viene utilizzato.
Pin-12, INT, è il pin di uscita digitale di interrupt.
Pin-13, VDD, è il pin della tensione di alimentazione.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 sono pin NC. Questi pin non sono collegati internamente.
Pin-18, GND, è la massa dell'alimentatore.
Pin-19 e Pin-21 sono i pin RESV. Questi pin sono riservati.
Pin-20, CPOUT, è la connessione del condensatore della pompa di carica.
Pin-22, è RESV, il pin riservato.
Pin-23, SCL, è l'orologio seriale I2C.
Pin-24, SDA, è il pin dati seriale I2C.

Specifiche di MPU6050

MPU6050 è il primo dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi integrato al mondo. Alcune delle specifiche di questo modulo sono fornite di seguito:

MPU6050 ha un giroscopio a 3 assi, un accelerometro a 3 assi e un processore di movimento digitale integrato su un singolo chip.
Funziona con l'alimentazione di 3V-5V.
MPU6050 utilizza il protocollo I2C per la comunicazione e il trasferimento dei dati.
Questo modulo ha un ADC a 16 bit integrato che fornisce una grande precisione.
MPU6050 può essere interfacciato con altri dispositivi IIC come Magnetometri.
MPU6050 ha anche un sensore di temperatura integrato.
Il bus del sensore I2C lo aiuta a raccogliere i dati direttamente dalla bussola a 3 assi esterna, che utilizza per fornire un'uscita MotionFusion a 9 assi completa.
Per i produttori, MPU6050 elimina la necessità di selezione, qualificazione e integrazione a livello di sistema di dispositivi discreti.
Utilizzando la sua porta I2C, è possibile interfacciare sensori non inerziali come il sensore di pressione.
MPU6050 è costituito da tre ADC a 16 bit per la digitalizzazione delle uscite 0 del giroscopio e tre ADC a 16 bit per la digitalizzazione delle uscite dell'accelerometro.
Sono presenti una portata del giroscopio programmabile dall'utente e una portata dell'accelerometro programmabile dall'utente per il tracciamento di precisione di movimenti sia veloci che lenti.
È presente un buffer FIFO da 1024 byte su chip che aiuta a ridurre il consumo energetico del modulo.
La necessità di un frequente raggruppamento dell'output del sensore è ridotta al minimo con l'aiuto di DMP su chip.
MPU6050 ha anche un oscillatore su chip con variazione ± 1%.
MPU6050 dispone di filtri passa-basso per giroscopio, accelerometro e sensore di temperatura.
Il pin di riferimento VLOGIC viene utilizzato per impostare i livelli logici dell'interfaccia I2C.
L'intervallo programmabile dall'utente del giroscopio presente su MPU6050 è ± 250, ± 500, ± 1000 e ± 2000 ° / sec.
La sincronizzazione di immagini, video e GPS è supportata dal pin di sincronizzazione esterno del giroscopio.
Questo giroscopio ha migliorato le prestazioni del rumore a bassa frequenza.
Il giroscopio necessita di 3,6 mA di corrente per funzionare.
Il filtro passa basso del giroscopio è programmabile digitalmente.
L'accelerometro presente su MPU6050 funziona con 500μA di corrente.
L'intervallo di fondo scala programmabile di questo accelerometro è ± 2g, ± 4g, ± 8g e 16g.
L'accelerometro può anche rilevare l'orientamento, il rilevamento del tocco.
Sono presenti interrupt programmabili dall'utente per l'accelerometro.
Tra gli assi dell'accelerometro e del giroscopio c'è una sensibilità trasversale minima.
Per comunicare con tutti i registri viene utilizzata la modalità veloce I2C a 400 kHz.
DMP presente su MPU6050 supporta l'elaborazione del movimento 3D e gli algoritmi di riconoscimento dei gesti.
La lettura burst è fornita per il processore di sistema. Dopo aver letto i dati da FIFO, il processore di sistema entra in modalità di sospensione a basso consumo mentre la MPU raccoglie più dati.
Funzionalità come riconoscimento gestuale, panoramica, zoom, scorrimento, rilevamento tocco e rilevamento shack sono supportate dagli interrupt programmabili.
MPU6050 ha anche un ingresso di clock esterno opzionale di 32,768 kHz o 19,2 Mhz.

Applicazioni di MPU6050

Alcune delle applicazioni di questo modulo sono fornite di seguito:

Questo modulo viene utilizzato nella tecnologia Blurfree per la stabilizzazione di video o immagini fisse.
Per riconoscere i gesti in aria viene utilizzato questo modulo.
Nei sistemi di sicurezza e autenticazione, MPU6050 viene utilizzato per il riconoscimento dei gesti.
Per il controllo dell'applicazione e la navigazione dell'interfaccia utente 'no-touch' viene utilizzato MPU6050.
Nella tecnologia di comando del movimento per le scorciatoie gestuali, viene utilizzato questo modulo.
Questo modulo ha anche trovato applicazione in framework di giochi e applicazioni abilitati al movimento.
In InstantGesture -IG, MPU6050 viene utilizzato per il riconoscimento dei gesti.
A causa delle sue piccole dimensioni, questo modulo viene utilizzato nei telefoni e nelle apparecchiature di gioco portatili.
Anche i controller di gioco basati sul movimento hanno questo modulo.
Anche i telecomandi 3D, i mouse 3D utilizzano questo modulo.
I dispositivi indossabili utilizzati per la salute, il fitness e lo sport contengono anche MPU6050.
Questo modulo può essere trovato anche in molti giocattoli.
Per le misurazioni IMU viene utilizzato MPU6050.
In droni e quadricotteri, MPU6050 viene utilizzato per il controllo della posizione.
Questo modulo ha trovato applicazione anche nei robot autobilanciati.
MPU6050 è altamente preferito per il controllo del braccio robotico.
I robot umanoidi utilizzano questo modulo anche per il rilevamento di inclinazione, rotazione e orientamento.
Negli smartphone, questo modulo viene utilizzato per applicazioni come realtà aumentata, giochi, controllo dei comandi gestuali, acquisizione di foto panoramiche e visualizzazione.
Questo modulo è stato applicato anche per i servizi basati sulla posizione.

IC alternativo

Alcuni degli IC che possono essere utilizzati come alternativa a MPU6050 sono ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Questo modulo è altamente preferito per i dispositivi portatili grazie alle sue dimensioni compatte e ai sistemi alimentati a batteria grazie ai suoi requisiti di basso consumo energetico. MPU6050 può trasformare un cellulare palmare in un potente dispositivo intelligente 3D. Ulteriori dettagli sulle caratteristiche elettriche e sulla logica di interrupt di questo modulo si possono trovare nel suo scheda dati . A quale microprocessore hai interfacciato MPU6050?