MPU6050 - תרשים סיכות, מעגלים ויישומים

משחקי תלת מימד, תמונות תלת מימד וסרטוני תלת מימד הם כיום טכנולוגיה פופולרית. עבור חוויית משתמש קצה משופרת יצרנים מציגים שיטות חדשות רבות. הפונקציות העיקריות העומדות מאחורי טכנולוגיית התלת-ממד הן זיהוי סיבוב, זיהוי כיוון, חישת תנועה, זיהוי מחוות כמו גם זיהוי וכו '... המכשירים שיכולים למדוד פונקציות אלה הם הג'ירוסקופים ומדי התאוצה. מכיוון שגודל המוצר הסופי קטן מאוד, החיישנים המוטבעים בו צריכים לעמוד גם בדרישות הגודל הקטן. MPU6050 הגיע כתשובה לאתגר זה. מכיוון שזהו המכשיר הקטן ביותר שיש בו שילוב על שבב הן של גירוסקופ והן של תאוצה. ניתן להטמיע אותו בקלות בסמארטפון בשל גודלו הקטן.

מהו MPU6050?

MPU6050 הוא מכשיר מעקב תנועה מבוסס 6 צירים מבוסס MEMS. יש לו גירוסקופ על שבב ו מד תאוצה חיישנים יחד עם חיישן טמפרטורה . MPU6050 הוא מכשיר דיגיטלי. מודול זה הוא בגודל קטן מאוד, בעל דרישות צריכת חשמל נמוכות, מדויק מאוד, בעל יכולת חוזרות גבוהה, סובלנות גבוהה, יש לו תכנות ביצועים ספציפיים ליישום ונקודות מחיר לצרכן נמוכות. ניתן להתממשק MPU6050 בקלות עם חיישנים אחרים כגון מגנומטרים ומיקרו-בקרים.

תרשים בלוקים

בלוק-דיאגרמה של MPU6050

מודול MPU6050 מורכב מהבלוקים והפונקציות הבאים.

• חיישן גירוסקופ בקצב MEMS בעל 3 צירים עם שלושה ADC של 16 סיביות ומיזוג אותות.
• חיישן מד תאוצה MEMS בעל 3 צירים עם שלושה 16 סיביות ADC ומזגן אותות.
• מנוע מעבד תנועה דיגיטלי על שבב.
• ממשקי תקשורת דיגיטלית 12C ראשוניים.
• ממשקי עזר I2C לתקשורת עם חיישנים חיצוניים כגון מגנטומטר.
• שעון פנימי.
• מאגרי נתונים לאחסון נתוני חיישנים.
• זיכרון FIFO המסייע בהפחתת צריכת החשמל.
• הפרעות לתכנות המשתמש.
• חיישן טמפרטורת פלט דיגיטלי.
• בדיקה עצמית לגירוסקופ ומד תאוצה.
• LDO והטיה.
• משאבת טעינה.
• רושמים סטטוסים.

תרשים מעגלים

הגירוסקופ הקיים ב- MPU6050 יכול לזהות סיבוב סביב שלושת הצירים X, Y, Z. אפקט קוריוליס גורם לרטט כאשר הג'ירוס מסתובבים סביב כל אחד מהצירים. התנודות הללו נקלטות על ידי הקבל. אז האות המופק מוגבר, מווסת ומסונן כדי לייצר מתח שווה לקצב הזוויתי. מתח זה עובר לדיגיטציה באמצעות ADC.

ה- DMP הקיים ב- MPU6050 מוריד את חישוב האלגוריתמים לחישת תנועה מהמעבד המארח. DMP רוכשת נתונים מכל החיישנים ושומרת את הערכים המחושבים ברשומות הנתונים שלה או ב- FIFO. ניתן לגשת ל- FIFO דרך הממשק הטורי. באמצעות סיכת AD0 ניתן להתממשק למודול MPU6050 אחד עם מעבד. ניתן להשתמש ב- MPU6050 בקלות עם ארדואינו , שכן ל- MPU6050 יש ספריות מתועדות היטב.

בעת השימוש ביישומים, קווי I2C של MPU6050 נמשכים גבוה באמצעות נגד 4.7kΩ וסיכת הפרעה מושכת כלפי מטה באמצעות נגד 4.7kΩ. כאשר נתונים זמינים ב- FIFO, סיכת ההפסקה גבוהה. כעת מיקרו-בקר יכול לקרוא את הנתונים באמצעות תקשורת I2C אוֹטוֹבּוּס. הנתונים שמספקים הספריות מכילים את ערכי הנתונים הבאים - רכיבי Quaternion, זוויות אוילר, Yaw, Pitch, Roll, האצת העולם האמיתי, האצת מסגרת עולמית ו- Teapot ממציאים ערכי חוש.

תרשים סיכה

סיכת דיאגרמה של MPU-6050

MPU6050 זמין כחבילה קטנה בגודל 4 × 4 × 0.9 מ'מ. מבנה MEMS אטום הרמטית ומורכב ברמת רקיק. MPU6050 זמין כחבילת QFN עם 24 פינים. תיאור הסיכה של מודול זה ניתן להלן-

• Pin-1- CLKIN- הוא קלט השעון החיצוני האופציונלי. סיכה זו מחוברת לקרקע כאשר אינה בשימוש.
• Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 הם סיכות NC. סיכות אלה אינן מחוברות פנימית.
• Pin-6, AUX_DA, הוא פין הנתונים הראשי של I2C. סיכה זו משמשת לחיבור חיישנים חיצוניים.
• Pin-7, AUX_CL, הוא השעון הסדרתי הראשי של I2C. סיכה זו משמשת לחיבור חיישנים חיצוניים.
• Pin-8, VLOGIC, הוא סיכת מתח אספקת קלט / פלט דיגיטלית.
• Pin-9, AD0, הוא סיכת ה- LSB של כתובת העבדים I2C.
• Pin-10, REGOUT, הוא חיבור קבלים המסנן הרגולטור.
• Pin-11, FSYNC, הוא הקלט הדיגיטלי לסנכרון המסגרות. סיכה זו מחוברת לקרקע כשלא משתמשים בה.
• Pin-12, INT, הוא סיכת הפלט הדיגיטלית הפסיקה.
• Pin-13, VDD, הוא סיכת מתח אספקת החשמל.
• Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 הם סיכה NC. פינים אלה אינם מחוברים פנימית.
• Pin-18, GND, הוא הקרקע לאספקת החשמל.
• Pin-19 ו- Pin-21 הם סיכות ה- RESV. סיכות אלה שמורות.
• Pin-20, CPOUT, הוא חיבור קבלים משאבת הטענה.
• Pin-22, הוא RESV, הסיכה השמורה.
• Pin-23, SCL, הוא השעון הסדרתי I2C.
• Pin-24, SDA, הוא סיכת הנתונים הסדרתית I2C.

מפרט של MPU6050

MPU6050 הוא מכשיר מעקב התנועה המשולב הראשון בעולם. חלק מהמפרט של מודול זה ניתן להלן -

• ל- MPU6050 יש גירוסקופ בעל 3 צירים, תאוצה תלת-ממדית ומעבד תנועה דיגיטלי משולב על שבב יחיד.
• זה עובד על אספקת החשמל של 3V-5V.
• MPU6050 משתמש בפרוטוקול I2C לתקשורת והעברת נתונים.
• למודול זה ADC מובנה של 16 סיביות המספק דיוק רב.
• ניתן להתממשק MPU6050 למכשירי IIC אחרים כגון מגנטומטרים.
• ל- MPU6050 יש גם חיישן טמפרטורה מובנה.
• אוטובוס חיישני I2C עוזר לו לאסוף נתונים ישירות ממצפן 3 צירים חיצוני, באמצעותו הוא מספק פלט MotionFusion בן 9 צירים.
• עבור יצרנים, MPU6050 מבטל את הצורך בבחירה, הסמכה ושילוב ברמת המערכת של התקנים בדידים.
• באמצעות יציאת I2C שלו, ניתן להתממשק בין חיישנים שאינם אינרציאליים כגון חיישן לחץ.
• MPU6050 מורכב משלושה ADC של 16 סיביות לדיגיטציה של יציאות 0 הגירוסקופ ושלושה ADC של 16 סיביות לדיגיטציה של יציאות תאוצה.
• טווח גירוסקופ לתכנות משתמש וטווח מד תאוצה לתכנות משתמש קיימים למעקב מדויק של תנועות מהירות ואיטיות כאחד.
• נמצא חיץ FIFO של 1024 בתים על שבב המסייע בהורדת צריכת החשמל של המודול.
• הצורך באיגוד תכוף של פלט החיישן ממוזער בעזרת DMP על שבב.
• ל- MPU6050 יש גם מתנד על שבב עם וריאציה של ± 1%.
• ל- MPU6050 יש מסנני מעבר נמוך לגירוסקופ, מד תאוצה וחיישן טמפרטורה.
• סיכת התייחסות של VLOGIC משמשת לקביעת רמות ההיגיון של ממשק I2C.
• טווח הגירוסקופ לתכנות המשתמש הקיים ב- MPU6050 הוא ± 250, ± 500, ± 1000 ו- ± 2000 ° / שניה.
• סינכרון תמונה, וידאו ו- GPS נתמך על ידי סיכת הסינכרון החיצונית של הג'ירוסקופ.
• גירוסקופ זה שיפר את ביצועי הרעש בתדר נמוך.
• גירוסקופ זקוק לזרם 3.6mA לצורך הפעלה.
• מסנן נמוך לעבור של הגירוסקופ ניתן לתכנות דיגיטלית.
• מד תאוצה הקיים ב- MPU6050 פועל על זרם של 500μA.
• הטווח הניתן לתכנות בקנה מידה מלא של מד תאוצה זה הוא ± 2 גרם, ± 4 גרם, ± 8 גרם ו- 16 גרם.
• מד התאוצה יכול גם לזהות כיוון, זיהוי ברז.
• הפרעות לתכנות של משתמשים קיימות עבור מד תאוצה.
• בין ציר התאוצה לגירוסקופ יש רגישות מינימלית בין הצירים.
• כדי לתקשר עם כל הרשמים נעשה שימוש במצב I2C במהירות 400kHz.
• DMP הקיים ב- MPU6050 תומך באלגוריתמים של עיבוד תנועה בתלת מימד וזיהוי מחוות.
• קריאת פרץ מסופקת למעבד המערכת. לאחר קריאת נתונים מ- FIFO מעבד המערכת נכנס למצב שינה נמוך בהספק בזמן ש- MPU אוספת נתונים נוספים.
• הפסקות הניתנות לתכנות תומכות בתכונות כגון זיהוי מחוות, פנורמה, זום, גלילה, זיהוי ברז וזיהוי צריפים.
• ל- MPU6050 יש גם קלט שעון חיצוני אופציונלי של 32.768kHz או 19.2Mhz.

יישומים של MPU6050

חלק מהיישומים של מודול זה מובאים להלן -

• מודול זה משמש בטכנולוגיית Blurfree לייצוב וידאו או תמונות סטילס.
• לצורך זיהוי מחוות באוויר נעשה שימוש במודול זה.
• במערכות האבטחה והאימות, MPU6050 משמש לזיהוי מחוות.
• עבור בקרת וניהול ממשק משתמש 'ללא מגע' נעשה שימוש ב- MPU6050.
• בטכנולוגיית פקודות תנועה לקיצורי דרך בתנועה, משתמשים במודול זה.
• מודול זה מצא גם יישומים בתוכניות המסגרות משחקים ויישומים בתנועה.
• ב- InstantGesture -IG, MPU6050 משמש לזיהוי מחוות.
• בשל גודלו הקטן, משתמשים במודול זה במכשירים ובציוד משחקים ניידים.
• לבקרי משחק מבוססי תנועה יש גם את המודול הזה.
• שלטים תלת-ממדיים, עכברי תלת-ממד משתמשים גם במודול זה.
• לבישים המשמשים לבריאות, כושר וספורט מכילים גם MPU6050.
• ניתן למצוא מודול זה גם בצעצועים רבים.
• למדידות IMU נעשה שימוש ב- MPU6050.
• במזל'טים וטרקטורונים, MPU6050 משמש לבקרת מיקום.
• מודול זה מצא יישום גם ברובוטים המאזנים את עצמם.
• MPU6050 עדיף מאוד לשליטה על זרוע רובוטית.
• רובוטים אנושיים משתמשים גם במודול זה לצורך זיהוי הטיה, סיבוב, כיוון.
• בסמארטפונים, מודול זה משמש ליישומים כמו מציאות רבודה, משחקים, שליטה בפקודת מחוות, צילום פנורמי וצפייה.
• מודול זה מוחל גם על שירותים מבוססי מיקום.

IC חלופי

חלק מה- IC שיכול לשמש כחלופה ל- MPU6050 הם ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

מודול זה מועדף מאוד עבור מכשירים ניידים בשל גודלו הקומפקטי ומערכות המופעלות על סוללות בשל דרישות צריכת החשמל הנמוכות שלו. MPU6050 יכול לשנות נייד כף יד למכשיר חכם תלת-ממדי חזק. ניתן למצוא את הפרטים הנוספים על המאפיינים החשמליים וההיגיון המפריע של מודול זה טופס מידע . לאיזה מיקרו מעבד התממשקת MPU6050?