เกม 3 มิติภาพ 3 มิติและวิดีโอ 3 มิติเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน สำหรับผู้ผลิตประสบการณ์ผู้ใช้ปลายทางที่ได้รับการปรับปรุงกำลังแนะนำวิธีการใหม่ ๆ มากมาย ฟังก์ชั่นหลักที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยี 3 มิติ ได้แก่ การตรวจจับการหมุนการตรวจจับทิศทางการตรวจจับการเคลื่อนไหวการตรวจจับท่าทางและการจดจำ ฯลฯ ... อุปกรณ์ที่สามารถวัดฟังก์ชันเหล่านี้ ได้แก่ ไจโรสโคปและเครื่องวัดความเร่ง เนื่องจากขนาดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีขนาดเล็กมากเซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในนั้นควรเป็นไปตามข้อกำหนดขนาดเล็กด้วย MPU6050 มาเป็นคำตอบสำหรับความท้าทายนี้ เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่สุดที่มีการรวมอยู่ในชิปทั้งไจโรสโคปและมาตรความเร่ง สามารถฝังลงในสมาร์ทโฟนได้อย่างง่ายดายเนื่องจากมีขนาดเล็ก

MPU6050 คืออะไร?

MPU6050 เป็นอุปกรณ์ติดตามการเคลื่อนไหว 6 แกนที่ใช้ MEMS มีไจโรสโคปบนชิปและ มาตรความเร่ง เซ็นเซอร์พร้อมด้วย เซ็นเซอร์อุณหภูมิ . MPU6050 เป็นอุปกรณ์ดิจิทัล โมดูลนี้มีขนาดเล็กมากมีข้อกำหนดในการใช้พลังงานต่ำมีความแม่นยำสูงมีความสามารถในการทำซ้ำสูงทนต่อแรงกระแทกสูงมีความสามารถในการตั้งโปรแกรมประสิทธิภาพเฉพาะแอปพลิเคชันและราคาผู้บริโภคต่ำ MPU6050 สามารถเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์อื่น ๆ เช่น แมกนีโตมิเตอร์ และไมโครคอนโทรลเลอร์

แผนภาพบล็อก

บล็อกไดอะแกรมของ MPU6050

โมดูล MPU6050 ประกอบด้วยบล็อกและฟังก์ชันต่อไปนี้

“การรวมกันของอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวเก็บประจุ ”

เซ็นเซอร์ไจโรสโคปอัตรา MEMS 3 แกนพร้อม ADC 16 บิตสามตัวและการปรับสัญญาณ
เซ็นเซอร์วัดความเร่ง MEMS 3 แกนพร้อม ADC 16 บิตสามตัวและการปรับสัญญาณ
เอ็นจิ้น Digital Motion Processor บนชิป
อินเทอร์เฟซการสื่อสารดิจิทัล 12C หลัก
Auxillary I2C อินเทอร์เฟซสำหรับการสื่อสารกับเซ็นเซอร์ภายนอกเช่น Magnetometer
การตอกบัตรภายใน
ข้อมูลลงทะเบียนสำหรับจัดเก็บข้อมูลเซ็นเซอร์
หน่วยความจำ FIFO ซึ่งช่วยในการลดการใช้พลังงาน
การขัดจังหวะที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้
เซ็นเซอร์อุณหภูมิเอาต์พุตดิจิตอล
การทดสอบตัวเองสำหรับไจโรสโคปและเครื่องวัดความเร่ง
LDO และอคติ
ปั๊มชาร์จ.
การลงทะเบียนสถานะ

แผนภูมิวงจรรวม

ไจโรสโคปที่มีอยู่ใน MPU6050 สามารถตรวจจับการหมุนของแกนทั้งสาม X, Y, Z เอฟเฟกต์ Coriolis ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเมื่อไจโรถูกหมุนเกี่ยวกับแกนใด ๆ ตัวเก็บประจุจะรับแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้ จากนั้นสัญญาณที่ผลิตจะถูกขยาย, demodulated และกรองเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับอัตราเชิงมุม จากนั้นแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกแปลงเป็นดิจิทัลโดยใช้ ADC

DMP ที่มีอยู่ใน MPU6050 จะลดการคำนวณของอัลกอริธึมการตรวจจับการเคลื่อนไหวจากโฮสต์โปรเซสเซอร์ DMP รับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทั้งหมดและเก็บค่าที่คำนวณไว้ในการลงทะเบียนข้อมูลหรือใน FIFO FIFO สามารถเข้าถึงได้ผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม การใช้ AD0 พินมากกว่าหนึ่งโมดูล MPU6050 สามารถเชื่อมต่อกับไมโครโปรเซสเซอร์ได้ MPU6050 สามารถใช้กับไฟล์ Arduino เนื่องจาก MPU6050 มีไลบรารีที่มีเอกสารอย่างดีพร้อมใช้งาน

ในขณะที่ใช้ในแอพพลิเคชั่นสาย I2C ของ MPU6050 จะถูกดึงสูงโดยใช้ตัวต้านทาน4.7kΩและพินอินเทอร์รัปต์ถูกดึงลงโดยใช้ตัวต้านทาน4.7kΩ เมื่อข้อมูลพร้อมใช้งานใน FIFO พินขัดจังหวะจะสูง ตอนนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านข้อมูลโดยใช้ การสื่อสาร I2C รถบัส. ข้อมูลที่จัดทำโดยไลบรารีประกอบด้วยค่าข้อมูลต่อไปนี้ - ส่วนประกอบ Quaternion, มุมของออยเลอร์, การหันเห, ระยะห่าง, การหมุน, การเร่งความเร็วในโลกแห่งความจริง, การเร่งเฟรมโลกและกาน้ำชาสร้างค่าความรู้สึก

พินไดอะแกรม

พินไดอะแกรมของ MPU-6050

MPU6050 มีให้ในแพ็คเกจขนาดเล็ก 4 × 4 × 0.9 มม. โครงสร้าง MEMS ถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาและเชื่อมติดกันที่ระดับเวเฟอร์ MPU6050 มีให้ในแพ็คเกจ QFN 24 พิน คำอธิบายพินของโมดูลนี้แสดงไว้ด้านล่าง -

Pin-1- CLKIN- เป็นอินพุตนาฬิกาอ้างอิงภายนอกที่เป็นอุปกรณ์เสริม พินนี้เชื่อมต่อกับกราวด์เมื่อไม่ใช้งาน
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 คือหมุด NC พินเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อภายใน
Pin-6, AUX_DA คือพินข้อมูลอนุกรมหลักของ I2C พินนี้ใช้สำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ภายนอก
Pin-7, AUX_CL คือนาฬิกาอนุกรม I2C หลัก พินนี้ใช้สำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ภายนอก
Pin-8, VLOGIC คือพินแรงดันไฟฟ้า I / O ดิจิตอล
Pin-9, AD0 คือพิน LSB ของที่อยู่ทาส I2C
Pin-10, REGOUT คือการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุตัวกรอง Regulator
Pin-11, FSYNC คืออินพุตดิจิตอลการซิงโครไนซ์เฟรม พินนี้เชื่อมต่อกับกราวด์เมื่อไม่ได้ใช้งาน
Pin-12, INT คือพินเอาต์พุตดิจิตอลขัดจังหวะ
Pin-13, VDD คือพินแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 เป็นพิน NC พินเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อภายใน
Pin-18, GND คือกราวด์ของแหล่งจ่ายไฟ
Pin-19 และ Pin-21 เป็นพิน RESV พินเหล่านี้สงวนไว้
Pin-20, CPOUT คือการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุปั๊มประจุ
Pin-22 คือ RESV ซึ่งเป็นพินที่สงวนไว้
Pin-23, SCL คือนาฬิกาอนุกรม I2C
Pin-24, SDA คือพินข้อมูลอนุกรม I2C

ข้อมูลจำเพาะของ MPU6050

MPU6050 เป็นอุปกรณ์ติดตามการเคลื่อนไหว 6 แกนในตัวเครื่องแรกของโลก ข้อกำหนดบางประการของโมดูลนี้มีให้ด้านล่าง -

MPU6050 มีไจโรสโคปแบบ 3 แกน, มาตรความเร่ง 3 แกนและตัวประมวลผลการเคลื่อนไหวแบบดิจิทัลที่รวมอยู่ในชิปตัวเดียว
ทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ 3V-5V
MPU6050 ใช้โปรโตคอล I2C สำหรับการสื่อสารและการถ่ายโอนข้อมูล
โมดูลนี้มี ADC 16 บิตในตัวซึ่งให้ความแม่นยำสูง
MPU6050 สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IIC อื่น ๆ เช่น Magnetometers
MPU6050 ยังมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัว
บัสเซ็นเซอร์ I2C ช่วยในการรวบรวมข้อมูลโดยตรงจากเข็มทิศ 3 แกนภายนอกซึ่งใช้เพื่อให้เอาต์พุต MotionFusion 9 แกนสมบูรณ์
สำหรับผู้ผลิต MPU6050 ไม่จำเป็นต้องมีการเลือกคุณสมบัติและการรวมอุปกรณ์แยกระดับระบบ
การใช้พอร์ต I2C สามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ที่ไม่เฉื่อยเช่นเซ็นเซอร์ความดันได้
MPU6050 ประกอบด้วย ADC 16 บิตสามตัวสำหรับการแปลงอินพุตไจโรสโคปแบบดิจิทัลและ ADC 16 บิตสามตัวสำหรับการแปลงเอาต์พุตของมาตรวัดความเร่งแบบดิจิทัล
มีช่วงไจโรสโคปที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้และช่วงมาตรความเร่งที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้เพื่อการติดตามการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและช้าอย่างแม่นยำ
มีบัฟเฟอร์ FIFO บนชิป 1024 ไบต์ซึ่งช่วยในการลดการใช้พลังงานของโมดูล
ความจำเป็นในการรวมเอาท์พุทเซ็นเซอร์บ่อยๆจะลดลงด้วยความช่วยเหลือของ DMP บนชิป
MPU6050 ยังมีออสซิลเลเตอร์บนชิปที่มีการเปลี่ยนแปลง± 1%
MPU6050 มีตัวกรองความถี่ต่ำสำหรับไจโรสโคปเครื่องวัดความเร่งและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ
พินอ้างอิง VLOGIC ใช้เพื่อตั้งค่าระดับลอจิกของอินเทอร์เฟซ I2C
ช่วงของไจโรสโคปที่ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมได้ที่มีอยู่ใน MPU6050 คือ± 250, ± 500, ± 1000 และ± 2000 ° / วินาที
การซิงโครไนซ์รูปภาพวิดีโอและ GPS ได้รับการสนับสนุนโดยพินซิงค์ภายนอกของไจโรสโคป
ไจโรสโคปนี้ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพเสียงรบกวนความถี่ต่ำ
Gyroscope ต้องการกระแส 3.6mA สำหรับการใช้งาน
ตัวกรองความถี่ต่ำของไจโรสโคปสามารถตั้งโปรแกรมแบบดิจิทัลได้
Accelerometer ที่มีอยู่ใน MPU6050 ทำงานบนกระแสไฟฟ้า500μA
ช่วงเต็มสเกลที่ตั้งโปรแกรมได้ของเครื่องวัดความเร่งนี้คือ± 2g, ± 4g, ± 8g และ 16g
accelerometer ยังสามารถตรวจจับการวางแนวการตรวจจับการแตะ
มีการขัดจังหวะที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้สำหรับมาตรความเร่ง
ระหว่าง accelerometer และแกนไจโรสโคปมีความไวข้ามแกนน้อยที่สุด
ในการสื่อสารกับรีจิสเตอร์ทั้งหมด 400kHz โหมดเร็วจะใช้ I2C
DMP ที่มีอยู่ใน MPU6050 รองรับการประมวลผลการเคลื่อนไหว 3 มิติและอัลกอริธึมการจดจำท่าทาง
การอ่านต่อเนื่องมีไว้สำหรับตัวประมวลผลระบบ หลังจากอ่านข้อมูลจาก FIFO ตัวประมวลผลระบบจะเข้าสู่โหมดสลีปพลังงานต่ำในขณะที่ MPU รวบรวมข้อมูลเพิ่มเติม
คุณสมบัติเช่นการจดจำท่าทางการแพนการซูมการเลื่อนการตรวจจับการแตะและการตรวจจับเพิงได้รับการสนับสนุนโดยการขัดจังหวะที่ตั้งโปรแกรมได้
MPU6050 ยังมีอินพุตสัญญาณนาฬิกาภายนอกที่เป็นอุปกรณ์เสริม 32.768kHz หรือ 19.2Mhz

การใช้งาน MPU6050

แอปพลิเคชั่นบางส่วนของโมดูลนี้ได้รับด้านล่าง -

โมดูลนี้ใช้ในเทคโนโลยี Blurfree สำหรับการป้องกันภาพสั่นไหวของวิดีโอหรือภาพนิ่ง
สำหรับการจดจำท่าทางสัมผัสในอากาศใช้โมดูลนี้
ในระบบความปลอดภัยและการพิสูจน์ตัวตน MPU6050 ใช้สำหรับการจดจำท่าทาง
สำหรับการควบคุมแอปพลิเคชัน UI แบบ“ ไม่ต้องสัมผัส” และใช้ MPU6050 การนำทาง
ในเทคโนโลยีคำสั่งการเคลื่อนไหวสำหรับการตัดด้วยท่าทางจะใช้โมดูลนี้
โมดูลนี้ยังพบแอปพลิเคชันในการเล่นเกมที่เปิดใช้งานการเคลื่อนไหวและกรอบแอปพลิเคชัน
ใน InstantGesture -IG MPU6050 ใช้สำหรับการจดจำท่าทาง
เนื่องจากมีขนาดเล็กโมดูลนี้จึงใช้ในโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์เล่นเกมแบบพกพา
ตัวควบคุมเกมที่ใช้การเคลื่อนไหวก็มีโมดูลนี้เช่นกัน
ตัวควบคุมระยะไกล 3 มิติเมาส์ 3D ก็ใช้โมดูลนี้เช่นกัน
อุปกรณ์สวมใส่ที่ใช้เพื่อสุขภาพฟิตเนสและกีฬายังมี MPU6050
โมดูลนี้ยังพบได้ในของเล่นมากมาย
สำหรับการวัด IMU จะใช้ MPU6050
ในโดรนและควอดคอปเตอร์ MPU6050 ใช้สำหรับการควบคุมตำแหน่ง
โมดูลนี้ยังพบการประยุกต์ใช้ในหุ่นยนต์ปรับสมดุลตัวเอง
MPU6050 เป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับการควบคุมแขนหุ่นยนต์
หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ยังใช้โมดูลนี้สำหรับการเอียงการหมุนการตรวจจับทิศทาง
ในสมาร์ทโฟนโมดูลนี้ใช้สำหรับแอปพลิเคชันต่างๆเช่นความเป็นจริงที่เพิ่มขึ้นการเล่นเกมการควบคุมคำสั่งด้วยท่าทางการถ่ายภาพพาโนรามาและการดู
โมดูลนี้ยังถูกนำไปใช้กับบริการตามตำแหน่งที่ตั้ง

IC ทางเลือก

IC บางตัวที่สามารถใช้เป็นทางเลือกแทน MPU6050 ได้แก่ ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000

โมดูลนี้เป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับอุปกรณ์พกพาเนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดและระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เนื่องจากข้อกำหนดในการใช้พลังงานต่ำ MPU6050 สามารถเปลี่ยนมือถือแบบพกพาให้เป็นอุปกรณ์อัจฉริยะ 3 มิติที่ทรงพลัง รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและตรรกะการขัดจังหวะของโมดูลนี้สามารถพบได้ในโมดูลนี้ แผ่นข้อมูล . คุณเชื่อมต่อกับไมโครโปรเซสเซอร์ใดกับ MPU6050