sa 2024/09/3 290

MPU-6050 sa Aksyon: Praktikal na Gabay sa Pag-setup, Pag-configure, at Pamamahala sa Ingay

Catalog

Panimula sa MPU-6050

MPU-6050 ay ang unang pinagsama-samang 6-axis motion processing na bahagi, na nagsasama ng isang 3-axis gyroscope, 3-axis accelerometer, at isang scalable digital motion processor (DMP).Ang layunin ng paggamit nito ay upang makuha ang anggulo ng pagkahilig ng bagay na susukat (tulad ng isang quadcopter, isang pagbabalanse ng kotse) sa x, y, at z axes, iyon ay, ang anggulo ng pitch, anggulo ng roll, at anggulo ng yaw.Nabasa namin ang anim na data ng MPU-6050 (three-axis acceleration na halaga ng ad at three-axis angular velocity ad na halaga) sa pamamagitan ng interface ng I2C.Matapos ang pagproseso ng pustura ng pagsasanib, ang mga anggulo ng pitch, roll, at yaw ay maaaring kalkulahin.Bilang isang direksyon na sanggunian para sa mga halaga ng pagsukat, ang kahulugan ng direksyon ng coordinate ng sensor ay tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, na sumusunod sa prinsipyo ng kanang sistema ng coordinate (iyon ay, ang tamang mga puntos ng hinlalaki sa positibong direksyon ng x-Axis, ang index daliri ay tumuturo sa positibong direksyon ng y-axis, at ang gitnang daliri ay tumuturo sa positibong direksyon ng z-axis).

Gamit ang nakalaang I2C sensor bus, ang MPU-6050 ay nakatanggap ng input nang direkta mula sa isang panlabas na 3-axis compass, na nagbibigay ng isang buong 9-axis MotionFusion ™ output.Tinatanggal nito ang problema sa pagkakaiba-iba sa pagitan ng pinagsamang gyroscope at timeline ng accelerator at makabuluhang binabawasan ang puwang ng packaging kumpara sa mga multi-sangkap na solusyon.Kapag konektado sa isang three-axis magnetometer, ang MPU-60X0 ay may kakayahang magbigay ng buong 9-axis na paggalaw ng fusion output sa pangunahing I2C o SPI port (tandaan na ang SPI port ay magagamit lamang sa MPU-6000).

Mga kahalili at katumbas

At AIS328DQTR

At ICM-20689

• MPU-3300

At MPU-6000

At MPU-6500

Tagagawa ng MPU-6050

Ang tagagawa ng MPU-6050 ay TDK.Matapos ang dalawang tagapagtatag ng TDK, sina Dr. Yogoro Kato at Takei Takei, ay nag -imbento ng ferrite sa Tokyo, itinatag nila ang Tokyo Denkikagaku Kogyo K.K.Noong 1935. Bilang isang pandaigdigang tatak ng industriya ng electronics, ang TDK ay palaging pinapanatili ang isang nangingibabaw na posisyon sa larangan ng elektronikong hilaw na materyales at mga elektronikong sangkap.TDK's comprehensive and innovation-driven product portfolio covers passive components such as ceramic capacitors, aluminum electrolytic capacitors, film capacitors, magnetic products, high-frequency components, piezoelectric and protection devices, as well as sensors and sensor systems (such as temperature and pressure,Magnetic at MEMS sensor), atbp Bilang karagdagan, ang TDK ay nagbibigay din ng mga power supply at mga aparato ng enerhiya, magnetic head at iba pang mga produkto.Kasama sa mga tatak ng produkto nito ang TDK, EPCOs, Invensense, Micronas, Tronics, at TDK-Lambda.

Panloob na diagram ng block ng MPU-6050

Kabilang sa mga ito, ang SCL at SDA ay ang mga interface ng IIC na konektado sa MCU, at kinokontrol ng MCU ang MPU-6050 sa pamamagitan ng IIC interface na ito.Mayroon ding isang interface ng IIC, lalo na ang AUX_CL at AUX_DA.Ang interface na ito ay maaaring magamit upang ikonekta ang mga panlabas na aparato ng alipin, tulad ng mga magnetic sensor, upang makabuo ng isang siyam na axis sensor.Ang Vlogic ay ang boltahe ng port ng IO.Ang pin na ito ay maaaring suportahan ang isang minimum na 1.8V.Karaniwan naming ikinonekta ito nang direkta sa VDD.Ang AD0 ay ang address control pin ng interface ng Slave IIC (konektado sa MCU).Kinokontrol ng pin na ito ang pinakamababang bit ng IIC address.Kung konektado ito sa GND, ang IIC address ng MPU-6050 ay 0x68;Kung ito ay konektado sa VDD, ito ay 0x69.Mangyaring tandaan na ang address dito ay hindi kasama ang pinakamababang bit ng paghahatid ng data (ang pinakamababang bit ay ginagamit upang kumatawan sa mga operasyon na basahin at isulat).Sa MWBalancedStc15, ang AD0 ay konektado sa GND, kaya ang IIC address ng MPU-6050 ay 0x68 (hindi kasama ang pinakamababang bit).

Sinisimulan ang interface ng IIC

Ang MPU-6050 ay gumagamit ng IIC upang makipag-usap sa STC15, kaya kailangan nating simulan ang mga linya ng data ng SDA at SCL na konektado sa MPU-6050 muna.

I-reset ang MPU-6050

Ang hakbang na ito ay nagpapanumbalik ng lahat ng mga rehistro sa loob ng MPU-6050 sa kanilang mga default na halaga, na nakamit sa pamamagitan ng pagsulat ng 1 hanggang bit 7 ng Power Management Register 1 (0x6b).Matapos i-reset, ang Power Management Register 1 ay maibabalik sa default na halaga (0x40), at ang rehistro na ito ay dapat na pagkatapos ay itakda sa 0x00 upang gisingin ang MPU-6050 at ilagay ito sa isang normal na estado ng pagtatrabaho.

Itakda ang buong saklaw ng Angular Velocity Sensor (Gyro) at Acceleration Sensor

Sa hakbang na ito, itinakda namin ang full-scale range (FSR) ng dalawang sensor sa pamamagitan ng rehistro ng Gyroscope Configuration (0x1B) at ang Acceleration Sensor Configuration Register (0x1C) ayon sa pagkakabanggit.Karaniwan, itinakda namin ang buong saklaw ng gyroscope sa ± 2000dps at ang buong saklaw ng accelerometer sa ± 2G.

Magtakda ng iba pang mga parameter

Dito, kailangan din nating i-configure ang mga sumusunod na mga parameter: Patayin ang mga pagkagambala, huwag paganahin ang interface ng Aux I2C, huwag paganahin ang FIFO, itakda ang rate ng pag-sampling ng gyroscope, at i-configure ang digital na low-pass filter (DLPF).Dahil hindi namin ginagamit ang mga pagkagambala upang mabasa ang data sa kabanatang ito, kailangang i -off ang pag -andar ng pag -andar.Kasabay nito, dahil hindi namin ginagamit ang interface ng Aux I2C upang ikonekta ang iba pang mga panlabas na sensor, kailangan din nating isara ang interface na ito.Ang mga pag -andar na ito ay maaaring kontrolado sa pamamagitan ng makagambala Paganahin ang rehistro (0x38) at rehistro ng control ng gumagamit (0x6A).Ang MPU-6050 ay maaaring gumamit ng FIFO upang mag-imbak ng data ng sensor, ngunit hindi namin ito ginamit sa kabanatang ito, kaya ang lahat ng mga channel ng FIFO ay kailangang sarado.Maaari itong kontrolado sa pamamagitan ng FIFO Paganahin ang rehistro (0x23).Bilang default, ang halaga ng rehistro na ito ay 0 (iyon ay, hindi pinagana ang FIFO), kaya maaari naming gamitin nang direkta ang default na halaga.Ang sampling rate ng gyroscope ay kinokontrol ng sampling rate divider rehistro (0x19).Karaniwan, itinakda namin ang rate ng sampling na ito sa 50. Ang pagsasaayos ng digital na low-pass filter (DLPF) ay nakumpleto sa pamamagitan ng rehistro ng pagsasaayos (0x1a).Sa pangkalahatan, magtatakda kami ng DLPF sa kalahati ng bandwidth upang balansehin ang kawastuhan ng data at bilis ng pagtugon.

I -configure ang mapagkukunan ng orasan ng system at paganahin ang angular velocity sensor at sensor ng acceleration

Ang setting ng mapagkukunan ng orasan ng system ay nakasalalay sa rehistro ng pamamahala ng kuryente 1 (0x6b), kung saan ang pinakamababang tatlong piraso ng rehistro na ito ay matukoy ang pagpili ng mapagkukunan ng orasan.Bilang default, ang tatlong bits na ito ay nakatakda sa 0, na nangangahulugang ang system ay gumagamit ng panloob na 8MHz RC oscillator bilang pinagmulan ng orasan.Gayunpaman, upang mapagbuti ang kawastuhan ng orasan, madalas naming itinakda ito sa 1 at piliin ang X-axis gyroscope PLL bilang pinagmulan ng orasan.Bilang karagdagan, ang pagpapagana ng angular velocity sensor at acceleration sensor ay isang mahalagang hakbang din sa proseso ng pagsisimula.Ang parehong mga operasyon ay ipinatupad sa pamamagitan ng Power Management Register 2 (0x6C).Itakda lamang ang kaukulang bit sa 0 upang maisaaktibo ang kaukulang sensor.Matapos makumpleto ang mga hakbang sa itaas, ang MPU-6050 ay maaaring magpasok ng normal na katayuan sa pagtatrabaho.Ang mga rehistro na hindi espesyal na itinakda ay tatanggapin ang mga default na halaga na preset ng system.

Paano gumagana ang MPU-6050?

Gyro Sensor

Ang sensor ay nilagyan ng isang gyro sa loob, na palaging mananatiling kahanay sa paunang direksyon dahil sa epekto ng gyroscopic.Samakatuwid, maaari nating kalkulahin ang direksyon at anggulo ng pag -ikot sa pamamagitan ng pag -alis ng paglihis ng gyro mula sa paunang direksyon.

Accelerometer sensor

Ang isang sensor ng accelerometer ay isang aparato na maaaring masukat ang pagpabilis at gumagana ito batay sa prinsipyo ng piezoelectric na epekto.Sa panahon ng pagpabilis, sinusukat ng sensor ang inertial force na inilalapat sa mass block at pagkatapos ay kinakalkula ang halaga ng pagpabilis gamit ang pangalawang batas ng Newton.

Digital Motion Processor (DMP)

Ang DMP ay isang module ng pagproseso ng data sa MPU6050 chip na may built-in na Kalman na pag-filter ng algorithm para sa pagkuha ng data mula sa mga sensor ng gyroscope at accelerometer at pagproseso ng mga output quaternions.Ang tampok na ito ay lubos na binabawasan ang workload ng peripheral microprocessor at iniiwasan ang nakakapagod na pag -filter at proseso ng pagsasanib ng data.

Mga Tala:

Quaternions: Ang mga Quaternions ay simpleng mga numero ng supercomplex.Ang mga kumplikadong numero ay binubuo ng mga tunay na numero kasama ang haka -haka na yunit I, kung saan i^2 = -1.

Saan ginamit ang MPU-6050?

• Mga Laruan

• Handset at portable gaming

• Mga Controller ng laro na batay sa paggalaw

• Teknolohiya ng Blurfree ™ (para sa pag -stabilize ng video/imahe pa rin)

• Teknolohiya ng AirSign ™ (para sa seguridad/pagpapatunay)

• Pagkilala sa Gest ng Instanture ™ IG ™

• Mga sensor na naisusuot para sa kalusugan, fitness at palakasan

• Paggawa ng laro at balangkas ng aplikasyon

• Teknolohiya ng MotionCommand ™ (para sa mga gesture short-cut)

• Mga Serbisyo na Batay sa Lokasyon, Mga Punto ng Interes, at Patay na Pagbibilang

• 3D remote control para sa mga DTV na konektado sa Internet at mga set-top box, 3D mice

• TouchanyWhere ™ Technology (para sa "Walang Touch" UI Application Control/Navigation)

Package ng MPU-6050

Paano mabawasan ang ingay ng MPU-6050?

Maaari naming gawin ang mga sumusunod na paraan upang mabawasan ang ingay ng MPU-6050:

Gumamit ng mga calibrated sensor: Ang pag-calibrate ng accelerometer at gyroscope ng MPU-6050 ay maaaring matanggal ang bias at pagkakamali ng mga sensor mismo, kaya binabawasan ang epekto ng ingay.Ang proseso ng pagkakalibrate ay karaniwang binubuo ng dalawang yugto: static na pagkakalibrate at paggalaw ng paggalaw.

Proseso ng Pag-filter ng Hardware: Ang pagdaragdag ng mga capacitor ng filter sa linya ng kuryente ng MPU-6050 ay maaaring mabawasan ang epekto ng ingay ng suplay ng kuryente sa sensor.Samantala, sa layout ng PCB, dapat nating subukang panatilihin ang MPU-6050 mula sa mga potensyal na mapagkukunan ng pagkagambala, tulad ng mga linya ng signal ng high-frequency at mga sangkap na may mataas na kapangyarihan.

Pagproseso ng pag-filter ng software: Matapos ang pagkolekta ng hilaw na data mula sa MPU-6050, maaari kaming magdagdag ng isang link sa pag-filter ng software upang ma-pre-process ang paunang data upang maalis ang panghihimasok sa ingay.Karaniwang ginagamit na mga pamamaraan ng pag -filter ng software ay kasama ang ibig sabihin ng pag -filter, median filter, pag -filter ng Kalman at iba pa.

Gumamit ng panloob na low-pass filter: Ang MPU-6050 ay may panloob na integrated digital low-pass filter, na maaaring magamit upang mabawasan ang mataas na dalas na ingay sa pamamagitan ng pagtatakda ng dalas ng cutoff nito.Partikular, maaari naming itakda ang dalas ng cutoff ng digital filter sa pamamagitan ng pagbabago ng config rehistro ng MPU-6050 upang maalis ang mataas na dalas na ingay na dulot ng A/D sampling.

Ang pagkalkula ng MPU-6050 na batay sa paggalaw ng paggalaw ng paggalaw

Ang MPU-6050 ay isang anim na-accelerometer at sensor ng gyroscope na maaaring magamit upang masukat ang paggalaw at saloobin ng mga bagay.Ang pagkalkula ng paggalaw ng paggalaw batay sa MPU-6050 ay maaaring matanto sa pamamagitan ng mga sumusunod na hakbang:

Ang unang hakbang ay basahin ang data ng sensor.Kailangan nating basahin ang data ng accelerometer at gyroscope mula sa mga sensor ng MPU-6050 gamit ang naaangkop na mga driver at pag-andar ng aklatan.Ang mga data na ito ay karaniwang output sa isang digital na format, kaya ang ilang mga conversion at pagkakalibrate ay kinakailangan upang mai -convert ang mga ito sa aktwal na mga sukat sa mga pisikal na yunit.

Ang pangalawang hakbang ay upang makalkula ang pagpabilis.Una, kailangan nating iproseso ang data mula sa accelerometer upang makuha ang pagpabilis ng bagay sa bawat axis.Kasunod nito, upang makalkula ang bilis at pag -aalis ng bagay sa bawat axis, kailangan nating isama ang data ng pagpabilis.Ang mga diskarte sa pagsasama ng numero, tulad ng pamamaraan ni Euler o ang pamamaraan ng Lunger-Kutta, ay madalas na ginagamit sa prosesong ito upang matiyak ang kawastuhan ng mga kalkulasyon ng pag-aalis.

Ang ikatlong hakbang ay upang makalkula ang angular na tulin.Gamit ang data ng gyroscope, ang angular na tulin ng bagay sa bawat axis ay maaaring kalkulahin.Muli, ang data na ito ay kailangang ma -calibrate at ma -convert upang makuha ang angular na tulin sa aktwal na mga pisikal na yunit.

Ang ika -apat na hakbang ay upang makalkula ang pag -ikot.Sa pamamagitan ng pagsasama ng angular na bilis ng data, ang anggulo ng pag -ikot ng bagay sa bawat axis ay maaaring kalkulahin.Magagawa ito gamit ang mga diskarte sa pagsasama ng numero tulad ng pamamaraan ni Euler o ang paraan ng Longe-Kutta upang makalkula ang anggulo.

Ang ikalimang hakbang ay upang pagsamahin ang data.Pinagsasama namin ang data mula sa mga accelerometer at gyroscope upang makakuha ng kumpletong saloobin at posisyon ng posisyon ng bagay.Magagawa ito gamit ang mga algorithm tulad ng Quaternion-based na Saloobin Solver o Euler Angle Solver.

Ang ikaanim na hakbang ay upang mailarawan ang mga resulta.Na -convert namin ang nakalkula na trajectory ng paggalaw ng object sa isang hanay ng mga puntos sa isang sistema ng coordinate ng 3D at ipakita ito gamit ang naaangkop na mga tool sa paggunita para sa isang mas madaling maunawaan na pag -unawa sa paggalaw ng paggalaw ng bagay at mga pagbabago sa saloobin.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Gaano katumpak ang MPU6050?

Ang nakuha na mga resulta ay nagpakita ng sapat na kawastuhan ng mas mababa sa 1 % at pagiging maaasahan, na tinitiyak ang wastong sukat ng shaft ng elevator at ang mataas na pamantayan ng industriya ng pag -angat.

2. Paano basahin ang data mula sa MPU6050?

Upang mabasa ang mga panloob na rehistro ng MPU6050, ang Master ay nagpapadala ng isang kondisyon ng pagsisimula, na sinusundan ng I2C Slave Address at isang Writing Bit, at pagkatapos ay ang Rehistro ng Rehistro na babasahin.

3. Saan ginamit ang MPU6050?

Sa masusuot na pagsubaybay sa kalusugan, mga aparato sa pagsubaybay sa fitness.Sa mga drone at quadcopter, ang MPU6050 ay ginagamit para sa control control.Ginamit sa pagkontrol ng robotic braso.Mga aparato ng kontrol sa kilos ng kamay.

4. Ang MPU6050 ba ay isang IMU?

Ang MPU6050 IMU sensor block ay nagbabasa ng data mula sa MPU-6050 sensor na konektado sa hardware.Ang pagbilis ng block output, angular rate, at temperatura kasama ang mga axes ng sensor.

5. Ano ang pagproseso ng MPU6050?

Ito ang processor ng onboard ng MPU6050 na pinagsasama ang data na nagmula sa accelerometer at gyroscope.Ang DMP ay ang susi sa paggamit ng MPU6050 at ipinaliwanag nang detalyado sa ibang pagkakataon.Tulad ng lahat ng mga microprocessors ang DMP ay nangangailangan ng firmware upang tumakbo.