Los juegos 3D, las imágenes en 3D y los videos en 3D son una tecnología de moda en la actualidad. Para mejorar la experiencia del usuario final, los fabricantes están introduciendo muchos métodos nuevos. Las principales funciones detrás de la tecnología 3D son la detección de rotación, detección de orientación, detección de movimiento, detección y reconocimiento de gestos, etc. Los dispositivos que pueden medir estas funciones son los giroscopios y acelerómetros. Como el tamaño del producto final es muy pequeño, los sensores integrados en él también deben cumplir con los requisitos de tamaño pequeño. MPU6050 fue una respuesta a este desafío. Ya que es el dispositivo más pequeño que tiene integración en chip de giroscopio y acelerómetro. Se puede integrar fácilmente en un teléfono inteligente debido a su pequeño tamaño.

¿Qué es MPU6050?

MPU6050 es un dispositivo de seguimiento de movimiento de 6 ejes basado en MEMS. Tiene un giroscopio en chip y acelerómetro sensores junto con sensor de temperatura . MPU6050 es un dispositivo digital. Este módulo es de tamaño muy pequeño, tiene requisitos de bajo consumo de energía, es altamente preciso, tiene alta repetibilidad, alta tolerancia a los golpes, tiene programabilidad de rendimiento específico de la aplicación y precios bajos para el consumidor. MPU6050 se puede conectar fácilmente con otros sensores como magnetómetros y microcontroladores.

Diagrama de bloques

Diagrama de bloques de MPU6050

El módulo MPU6050 se compone de los siguientes bloques y funciones.

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Un sensor de giroscopio de velocidad MEMS de 3 ejes con tres ADC de 16 bits y acondicionamiento de señal.
Un sensor acelerómetro MEMS de 3 ejes con tres ADC de 16 bits y acondicionamiento de señal.
Un motor de procesador de movimiento digital en chip.
Interfaces primarias de comunicación digital 12C.
Interfaces I2C auxiliares para comunicación con sensores externos como magnetómetro.
Reloj interno.
Registros de datos para almacenar datos de sensores.
Memoria FIFO que ayuda a reducir el consumo de energía.
Interrupciones programables por el usuario.
Un sensor de temperatura de salida digital.
Autoprueba para giroscopio y acelerómetro.
LDO y Bias.
Bomba de carga.
Registros de estado.

Diagrama de circuito

El giroscopio presente en MPU6050 puede detectar la rotación alrededor de los tres ejes X, Y, Z. El efecto Coriolis causa una vibración cuando los giroscopios giran alrededor de cualquiera de los ejes. Estas vibraciones son captadas por el condensador. Luego, la señal producida se amplifica, demodula y filtra para producir un voltaje que es proporcional a la velocidad angular. Luego, este voltaje se digitaliza mediante ADC.

El DMP presente en MPU6050 descarga el cálculo de algoritmos de detección de movimiento del procesador host. DMP adquiere datos de todos los sensores y almacena los valores calculados en sus registros de datos o en FIFO. Se puede acceder a FIFO a través de la interfaz en serie. Usando el pin AD0, más de un módulo MPU6050 se puede interconectar con un microprocesador. MPU6050 se puede utilizar fácilmente con Arduino , ya que MPU6050 tiene bibliotecas bien documentadas disponibles.

Mientras se usan en aplicaciones, las líneas I2C de MPU6050 se elevan usando una resistencia de 4.7kΩ y el pin de interrupción se baja usando una resistencia de 4.7kΩ. Cuando los datos están disponibles en FIFO, el pin de interrupción sube. Ahora un microcontrolador puede leer los datos usando Comunicación I2C autobús. Los datos proporcionados por las bibliotecas contienen los siguientes valores de datos: componentes de cuaternión, ángulos de Euler, guiñada, inclinación, balanceo, aceleración del mundo real, aceleración de fotogramas mundiales y valores de detección de invento de tetera.

Diagrama de pines

Diagrama de clavijas de MPU-6050

MPU6050 está disponible como un paquete pequeño de 4 × 4 × 0,9 mm. La estructura MEMS está sellada herméticamente y unida al nivel de la oblea. MPU6050 está disponible como paquete QFN de 24 pines. La descripción del pin de este módulo se proporciona a continuación:

Pin-1- CLKIN- es la entrada de reloj de referencia externa opcional. Este pin está conectado a tierra cuando no está en uso.
Pin-2, Pin-3, Pin-4, Pin-5 son pines NC. Estos pines no están conectados internamente.
Pin-6, AUX_DA, es el pin de datos serie maestro I2C. Este pin se utiliza para conectar sensores externos.
Pin-7, AUX_CL, es el reloj serial maestro I2C. Este pin se utiliza para conectar sensores externos.
Pin-8, VLOGIC, es el pin de voltaje de suministro de E / S digital.
Pin-9, AD0, es el pin LSB de la dirección esclava I2C.
Pin-10, REGOUT, es la conexión del condensador del filtro del regulador.
El Pin-11, FSYNC, es la entrada digital de sincronización de cuadros. Este pin está conectado a tierra cuando no se usa.
Pin-12, INT, es el pin de salida digital de interrupción.
Pin-13, VDD, es el pin de voltaje de la fuente de alimentación.
Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 son pin NC. Estos pines no están conectados internamente.
Pin-18, GND, es la tierra de la fuente de alimentación.
Pin-19 y Pin-21 son los pines RESV. Estos pines están reservados.
Pin-20, CPOUT, es la conexión del condensador de la bomba de carga.
Pin-22, es RESV, el pin reservado.
Pin-23, SCL, es el reloj serial I2C.
Pin-24, SDA, es el pin de datos en serie I2C.

Especificaciones de MPU6050

MPU6050 es el primer dispositivo de seguimiento de movimiento integrado de 6 ejes del mundo. Algunas de las especificaciones de este módulo se dan a continuación:

MPU6050 tiene un giroscopio de 3 ejes, un acelerómetro de 3 ejes y un procesador de movimiento digital integrado en un solo chip.
Funciona con la fuente de alimentación de 3V-5V.
MPU6050 utiliza el protocolo I2C para la comunicación y transferencia de datos.
Este módulo tiene un ADC de 16 bits incorporado que proporciona una gran precisión.
El MPU6050 se puede interconectar con otros dispositivos IIC, como magnetómetros.
MPU6050 también tiene un sensor de temperatura incorporado.
El bus de sensor I2C lo ayuda a recopilar datos directamente desde una brújula externa de 3 ejes, que utiliza para proporcionar una salida completa MotionFusion de 9 ejes.
Para los fabricantes, MPU6050 elimina la necesidad de selección, calificación e integración a nivel de sistema de dispositivos discretos.
Usando su puerto I2C, los sensores no inerciales, como el sensor de presión, pueden interconectarse.
MPU6050 consta de tres ADC de 16 bits para digitalizar las salidas del giroscopio y tres ADC de 16 bits para digitalizar las salidas del acelerómetro.
Un rango de giroscopio programable por el usuario y un rango de acelerómetro programable por el usuario están presentes para un seguimiento preciso de movimientos rápidos y lentos.
Hay un búfer FIFO de 1024 bytes en el chip que ayuda a reducir el consumo de energía del módulo.
La necesidad de una combinación frecuente de la salida del sensor se minimiza con la ayuda de DMP en chip.
MPU6050 también tiene un oscilador en chip con una variación de ± 1%.
MPU6050 tiene filtros de paso bajo para giroscopio, acelerómetro y sensor de temperatura.
El pin de referencia VLOGIC se utiliza para establecer los niveles lógicos de la interfaz I2C.
El rango programable por el usuario del giroscopio presente en MPU6050 es ± 250, ± 500, ± 1000 y ± 2000 ° / seg.
La sincronización de imagen, video y GPS es compatible con el pin de sincronización externo del giroscopio.
Este giroscopio ha mejorado el rendimiento del ruido de baja frecuencia.
El giroscopio necesita 3,6 mA de corriente para funcionar.
El filtro de paso bajo del giroscopio es programable digitalmente.
El acelerómetro presente en el MPU6050 funciona con 500 μA de corriente.
El rango de escala completa programable de este acelerómetro es ± 2g, ± 4g, ± 8g y 16g.
El acelerómetro también puede detectar orientación, detección de toque.
Hay interrupciones programables por el usuario para el acelerómetro.
Entre los ejes del acelerómetro y del giroscopio hay una mínima sensibilidad de eje transversal.
Para comunicarse con todos los registros se utiliza el modo rápido I2C de 400 kHz.
DMP presente en MPU6050 admite procesamiento de movimiento 3D y algoritmos de reconocimiento de gestos.
Se proporciona lectura de ráfagas para el procesador del sistema. Después de leer los datos de FIFO, el procesador del sistema entra en el modo de suspensión de bajo consumo mientras MPU recopila más datos.
Las funciones como reconocimiento de gestos, panorámica, zoom, desplazamiento, detección de pulsaciones y detección de chozas son compatibles con las interrupciones programables.
MPU6050 también tiene una entrada de reloj externo opcional de 32,768 kHz o 19,2 Mhz.

Aplicaciones de MPU6050

Algunas de las aplicaciones de este módulo se dan a continuación:

Este módulo se utiliza en la tecnología Blurfree para estabilización de video o imagen fija.
Para reconocer gestos en el aire se utiliza este módulo.
En los sistemas de seguridad y autenticación, MPU6050 se utiliza para el reconocimiento de gestos.
Para la navegación y el control de la aplicación de interfaz de usuario 'sin contacto', se utiliza el MPU6050.
En tecnología de comando de movimiento para atajos de gestos, se utiliza este módulo.
Este módulo también ha encontrado aplicaciones en marcos de aplicaciones y juegos habilitados para movimiento.
En InstantGesture -IG, MPU6050 se utiliza para el reconocimiento de gestos.
Debido a su pequeño tamaño, este módulo se utiliza en teléfonos y equipos de juegos portátiles.
Los controladores de juegos basados en movimiento también tienen este módulo.
Controladores remotos 3D, ratones 3D también utilizan este módulo.
Los wearables que se utilizan para la salud, el fitness y los deportes también contienen MPU6050.
Este módulo también se puede encontrar en muchos juguetes.
Para las mediciones de IMU se utiliza MPU6050.
En drones y cuadricópteros, el MPU6050 se utiliza para el control de posición.
Este módulo también ha encontrado aplicación en robots autoequilibrados.
MPU6050 es muy preferido para el control de brazos robóticos.
Los robots humanoides también utilizan este módulo para la detección de inclinación, rotación y orientación.
En los teléfonos inteligentes, este módulo se utiliza para aplicaciones como realidad aumentada, juegos, control de comandos por gestos, captura de fotografías panorámicas y visualización.
Este módulo también se ha aplicado a los servicios basados en la ubicación.

CI alternativo

Algunos de los circuitos integrados que se pueden utilizar como alternativa al MPU6050 son ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Este módulo es muy preferido para dispositivos portátiles debido a su tamaño compacto y sistemas a batería debido a sus bajos requisitos de consumo de energía. MPU6050 puede convertir un móvil de mano en un potente dispositivo inteligente 3D. Los detalles adicionales sobre las características eléctricas y la lógica de interrupción de este módulo se pueden encontrar en su ficha de datos . ¿A qué microprocesador ha conectado MPU6050?