Trò chơi 3D, hình ảnh 3D và video 3D đang là công nghệ thịnh hành ngày nay. Để nâng cao trải nghiệm người dùng cuối, các nhà sản xuất đang giới thiệu nhiều phương pháp mới. Các chức năng chính đằng sau công nghệ 3D là phát hiện xoay, phát hiện hướng, cảm biến chuyển động, phát hiện cử chỉ cũng như nhận dạng, v.v. Các thiết bị có thể đo lường các chức năng này là con quay hồi chuyển và gia tốc kế. Vì kích thước của sản phẩm cuối rất nhỏ, nên các cảm biến được nhúng trong đó cũng phải đáp ứng các yêu cầu về kích thước nhỏ. MPU6050 ra đời như một câu trả lời cho thách thức này. Vì nó là thiết bị nhỏ nhất có tích hợp trên chip của cả con quay hồi chuyển và gia tốc kế. Nó có thể dễ dàng được nhúng vào điện thoại thông minh do kích thước nhỏ.

MPU6050 là gì?

MPU6050 là thiết bị theo dõi chuyển động 6 trục dựa trên MEMS. Nó có một con quay hồi chuyển trên chip và gia tốc kế cảm biến cùng với cảm biến nhiệt độ . MPU6050 là một thiết bị kỹ thuật số. Mô-đun này có kích thước rất nhỏ, yêu cầu tiêu thụ điện năng thấp, độ chính xác cao, có độ lặp lại cao, khả năng chịu sốc cao, nó có khả năng lập trình hiệu suất dành riêng cho ứng dụng và giá tiêu dùng thấp. MPU6050 có thể dễ dàng giao tiếp với các cảm biến khác như từ kế và vi điều khiển.

Sơ đồ khối

Sơ đồ khối của MPU6050

Mô-đun MPU6050 bao gồm các khối và chức năng sau.

“ứng dụng op amp trong cuộc sống hàng ngày ”

Một cảm biến con quay hồi chuyển tốc độ MEMS 3 trục với ba ADC 16 bit và điều hòa tín hiệu.
Cảm biến gia tốc kế MEMS 3 trục với ba ADC 16 bit và điều hòa tín hiệu.
Một động cơ Bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số trên chip.
Các giao diện truyền thông kỹ thuật số 12C sơ cấp.
Giao diện I2C phụ trợ để giao tiếp với các cảm biến bên ngoài như Magnetometer.
Đồng hồ nội bộ.
Thanh ghi dữ liệu để lưu trữ dữ liệu cảm biến.
Bộ nhớ FIFO giúp giảm tiêu thụ điện năng.
Ngắt do người dùng lập trình.
Một cảm biến nhiệt độ đầu ra kỹ thuật số.
Tự kiểm tra con quay hồi chuyển và gia tốc kế.
LDO và Bias.
Bơm sạc.
Thanh ghi trạng thái.

Sơ đồ mạch

Con quay hồi chuyển có trong MPU6050 có thể phát hiện chuyển động quay về ba trục X, Y, Z. Hiệu ứng Coriolis gây ra rung động khi con quay được quay về bất kỳ trục nào. Các dao động này được thu nhận bởi tụ điện. Tín hiệu được tạo ra sau đó được khuếch đại, giải điều chế và lọc để tạo ra điện áp tỷ lệ với tốc độ góc. Điện áp này sau đó được số hóa bằng ADC’s.

DMP có mặt trên MPU6050 giảm tải việc tính toán các thuật toán cảm biến chuyển động từ bộ xử lý chủ. DMP thu thập dữ liệu từ tất cả các cảm biến và lưu trữ các giá trị được tính toán trong thanh ghi dữ liệu của nó hoặc trong FIFO. FIFO có thể được truy cập thông qua giao diện nối tiếp. Sử dụng chân AD0 nhiều hơn một mô-đun MPU6050 có thể được giao tiếp với bộ vi xử lý. MPU6050 có thể được sử dụng dễ dàng với Arduino , vì MPU6050 có sẵn các thư viện tài liệu tốt.

Trong khi được sử dụng trong các ứng dụng, các dòng I2C của MPU6050 được kéo lên cao bằng cách sử dụng điện trở 4,7kΩ và chân ngắt được kéo xuống bằng điện trở 4,7kΩ. Khi dữ liệu có sẵn trong FIFO, chân ngắt sẽ tăng cao. Giờ đây, một bộ vi điều khiển có thể đọc dữ liệu bằng cách sử dụng Giao tiếp I2C xe buýt. Dữ liệu do thư viện cung cấp chứa các giá trị dữ liệu sau - Các thành phần Quaternion, góc Euler, Yaw, Pitch, Roll, Gia tốc trong thế giới thực, Gia tốc khung hình thế giới và Teapot phát minh ra các giá trị cảm giác.

Sơ đồ chân

Sơ đồ chân-của-MPU-6050

MPU6050 có sẵn dưới dạng gói nhỏ 4 × 4 × 0,9 mm. Cấu trúc MEMS được làm kín và liên kết ở cấp độ wafer. MPU6050 có sẵn dưới dạng gói QFN 24 chân. Mô tả mã pin của mô-đun này được đưa ra bên dưới-

Pin-1- CLKIN- là đầu vào đồng hồ tham chiếu bên ngoài tùy chọn. Chốt này được nối với đất khi không sử dụng.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 là các chân NC. Các Ghim này không được kết nối nội bộ.
Chân-6, AUX_DA, là chân dữ liệu nối tiếp chính I2C. Chân này được sử dụng để kết nối các cảm biến bên ngoài.
Pin-7, AUX_CL, là đồng hồ nối tiếp chính I2C. Chân này được sử dụng để kết nối các cảm biến bên ngoài.
Pin-8, VLOGIC, là chân cấp điện áp I / O kỹ thuật số.
Chân-9, AD0, là chân LSB địa chỉ nô lệ I2C.
Pin-10, REGOUT, là kết nối tụ lọc bộ điều chỉnh.
Pin-11, FSYNC, là đầu vào kỹ thuật số đồng bộ hóa khung. Chốt này được nối với đất khi không sử dụng.
Chân-12, INT, là chân đầu ra kỹ thuật số ngắt.
Pin-13, VDD, là chân cấp điện áp.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 là chân NC. Các chân này không được kết nối nội bộ.
Chân-18, GND, là mặt đất cấp nguồn.
Pin-19 và Pin-21 là các chân RESV. Các chân này được dành riêng.
Pin-20, CPOUT, là kết nối tụ điện của máy bơm sạc.
Pin-22, là RESV, chân dành riêng.
Pin-23, SCL, là đồng hồ nối tiếp I2C.
Chân-24, SDA, là chân dữ liệu nối tiếp I2C.

Thông số kỹ thuật của MPU6050

MPU6050 là thiết bị theo dõi chuyển động 6 trục tích hợp đầu tiên trên thế giới. Một số thông số kỹ thuật của mô-đun này được đưa ra dưới đây-

MPU6050 có con quay hồi chuyển 3 trục, Gia tốc kế 3 trục và bộ xử lý chuyển động Kỹ thuật số được tích hợp trên một chip duy nhất.
Nó hoạt động trên nguồn điện 3V-5V.
MPU6050 sử dụng giao thức I2C để liên lạc và truyền dữ liệu.
Mô-đun này có ADC 16-bit tích hợp mang lại độ chính xác cao.
MPU6050 có thể được giao tiếp với các thiết bị IIC khác như Magnetometers.
MPU6050 cũng có một cảm biến nhiệt độ tích hợp.
Bus cảm biến I2C giúp nó thu thập dữ liệu trực tiếp từ la bàn 3 trục bên ngoài, nó sử dụng để cung cấp đầu ra MotionFusion 9 trục hoàn chỉnh.
Đối với các nhà sản xuất, MPU6050 loại bỏ nhu cầu lựa chọn, đánh giá chất lượng và tích hợp cấp hệ thống của các thiết bị rời rạc.
Sử dụng cổng I2C của nó, các cảm biến phi quán tính như cảm biến áp suất có thể được giao tiếp.
MPU6050 bao gồm ba ADC 16 bit để số hóa đầu ra 0 của con quay hồi chuyển và ba ADC 16 bit để số hóa đầu ra của gia tốc kế.
Phạm vi con quay hồi chuyển do người dùng lập trình và phạm vi gia tốc kế do người dùng lập trình có sẵn để theo dõi chính xác cả chuyển động nhanh và chậm.
Có bộ đệm FIFO 1024 byte trên chip giúp giảm mức tiêu thụ điện năng của mô-đun.
Nhu cầu tổng hợp thường xuyên của đầu ra cảm biến được giảm thiểu với sự trợ giúp của DMP trên chip.
MPU6050 cũng có bộ dao động trên chip với độ dao động ± 1%.
MPU6050 có các bộ lọc thông thấp cho con quay hồi chuyển, gia tốc kế và cảm biến nhiệt độ.
Chân tham chiếu VLOGIC được sử dụng để thiết lập các mức logic của giao diện I2C.
Phạm vi lập trình của con quay hồi chuyển có trên MPU6050 là ± 250, ± 500, ± 1000 và ± 2000 ° / giây.
Đồng bộ hóa hình ảnh, video và GPS được hỗ trợ bởi chốt đồng bộ bên ngoài của con quay hồi chuyển.
Con quay hồi chuyển này đã cải thiện hiệu suất tiếng ồn tần số thấp.
Con quay hồi chuyển cần dòng điện 3,6mA để hoạt động.
Bộ lọc thông thấp của con quay hồi chuyển có thể lập trình kỹ thuật số.
Gia tốc kế trên MPU6050 hoạt động trên dòng điện 500μA.
Dải thang đo đầy đủ có thể lập trình của gia tốc kế này là ± 2g, ± 4g, ± 8g và 16g.
Gia tốc kế cũng có thể phát hiện định hướng, phát hiện chạm.
Ngắt do người dùng lập trình có sẵn cho gia tốc kế.
Giữa trục gia tốc kế và con quay hồi chuyển có độ nhạy trục chéo tối thiểu.
Để giao tiếp với tất cả các thanh ghi, chế độ nhanh 400kHz I2C được sử dụng.
DMP có mặt trên MPU6050 hỗ trợ các thuật toán nhận dạng cử chỉ và xử lý chuyển động 3D.
Đọc liên tục được cung cấp cho bộ xử lý hệ thống. Sau khi đọc dữ liệu từ FIFO, bộ xử lý hệ thống chuyển sang chế độ nghỉ công suất thấp trong khi MPU thu thập thêm dữ liệu.
Các tính năng như nhận dạng cử chỉ, xoay ngang, phóng to, cuộn, phát hiện chạm và phát hiện lán được hỗ trợ bởi các ngắt có thể lập trình.
MPU6050 cũng có đầu vào xung nhịp bên ngoài tùy chọn là 32,768kHz hoặc 19,2Mhz.

Các ứng dụng của MPU6050

Một số ứng dụng của mô-đun này được đưa ra dưới đây-

Mô-đun này được sử dụng trong công nghệ Blurfree để ổn định video hoặc hình ảnh tĩnh.
Để nhận dạng các cử chỉ trong không khí, mô-đun này được sử dụng.
Trong hệ thống bảo mật và xác thực, MPU6050 được sử dụng để nhận dạng cử chỉ.
Để điều khiển và điều hướng ứng dụng UI 'không chạm', MPU6050 được sử dụng.
Trong công nghệ lệnh chuyển động cho các đường tắt cử chỉ, mô-đun này được sử dụng.
Mô-đun này cũng đã tìm thấy ứng dụng trong các khung ứng dụng và trò chơi hỗ trợ chuyển động.
Trong InstantGesture -IG, MPU6050 được sử dụng để nhận dạng cử chỉ.
Do kích thước nhỏ, mô-đun này được sử dụng trong thiết bị cầm tay và thiết bị chơi game cầm tay.
Bộ điều khiển trò chơi dựa trên chuyển động cũng có mô-đun này.
Bộ điều khiển từ xa 3D, chuột 3D cũng sử dụng mô-đun này.
Các thiết bị đeo được dùng cho sức khỏe, thể dục và thể thao cũng có MPU6050.
Mô-đun này cũng có thể được tìm thấy trong nhiều đồ chơi.
Đối với các phép đo IMU, MPU6050 được sử dụng.
Trong máy bay không người lái và quadcopters, MPU6050 được sử dụng để kiểm soát vị trí.
Mô-đun này cũng đã được ứng dụng trong robot tự cân bằng.
MPU6050 rất được ưa thích để điều khiển cánh tay robot.
Robot hình người cũng sử dụng mô-đun này để phát hiện độ nghiêng, xoay, định hướng.
Trong điện thoại thông minh, mô-đun này được sử dụng cho các ứng dụng như thực tế tăng cường, chơi game, điều khiển lệnh bằng cử chỉ, chụp ảnh toàn cảnh và xem.
Mô-đun này cũng đã được áp dụng cho các dịch vụ dựa trên vị trí.

IC thay thế

Một số IC có thể được sử dụng thay thế cho MPU6050 là ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Mô-đun này rất được ưu tiên cho các thiết bị di động do kích thước nhỏ gọn và hệ thống chạy bằng pin do yêu cầu tiêu thụ điện năng thấp. MPU6050 có thể thay đổi thiết bị di động cầm tay thành thiết bị thông minh 3D mạnh mẽ. Chi tiết thêm về các đặc tính điện và logic ngắt của mô-đun này có thể được tìm thấy trong bảng dữliệu . Bạn đã giao tiếp MPU6050 với bộ vi xử lý nào?