MPU6050 — микросхема 3-х осевого гироскопа и акселерометра

MPU6050 - микросхему будем рассматривать  в составе популярного на просторах Алиэкпресс модуля GY-521, предназначенного для выполнения фунции MotionInterface ™.



Рис.1-1 Модуль GY-521 (лицевая сторона модуля)

MotionInterface ™ интерфейс отслеживания движения, в смартфонах он находит применение в таких приложениях, как команды жестами  для приложений и управления телефоном, улучшенные игры, дополненная реальность, панорамный захват и просмотр фотографий, а также навигация пешеходов и транспортных средств.
 Видео 1. Самобалансирующий робот на микросхеме MPU6050

Видео 2. Пульт управления роботом на микросхеме MPU6050

 

Рис.1-2 Принципиальная схема модуля GY-521

Модуль GY-521 состоит из:

1. IC1 — микросхемы MPU6050 — 3-х координатный гироскоп, 3-х координатный акселерометр с 9-ти координатными алгоритмами Motion Fusion;
2. Q2 — микросхемы RT9193-33GB — преобразователь 5 Вольт в 3,3 Вольта;
3. D1 — LED светодиода индикатора питания микросхемы MPU6050;
4. C3 — C102 конденсаторов обвязки микросхем MPU6050;
5. R1 — R6 сопротивлений обвязки микросхем MPU6050;

Характеристики модуля GY-521:

• напряжение питания: от 3,5 до 6 В;
• потребляемый ток: 500 мкА;
• Размеры модуля: 15х20 мм.
• Вес модуля: 5 грамм
• Диаметр отверстий (2 шт.) для монтажа датчика GY-521: 3 мм
• Шаг распиновки: 2,54 мм
• Датчик GY-521 отлично подходит для любых DIY проектов
• ток в режиме пониженного потребления: 10 мкА при 1,25 Гц, 20 мкА при 5 Гц, 60 мкА при 20 Гц, 110 мкА при 40 Гц;
• диапазон: ± 2, 4, 8, 16g;
• разрядность АЦП: 16;
• интерфейс: I2C (до 400 кГц).

Комплектация:
Модуль GY-521 — 1 шт.
Линейки с контактами (пинами) — 2 шт.

На плате модуля GY-521 имеется 8 контактов:

Рис.1-3 Модуль GY-521 (тыльная сторона модуля)

1. VCC — положительный контакт питания;
2. GND — земля;
3. SCL — линия синхроимпульсов основного интерфейса I2C;
4. SDA — линия данных основного интерфейса I2C;
5. XDA — линия данных дополнительного интерфейса I2C для подключения внешнего магнитометра.
6. XCL — линия синхроимпульсов дополнительного интерфейса I2C для подключения внешнего магнитометра.
7. AD0 — адрес основного интерфейса I2C  по-умолчанию AD0 подтянут к земле, поэтому адрес устройства — 0x68; если соединить AD0 к контактом питания, то адрес изменится на 0x69;
8. INT — настраиваемое прерывание;

Микросхема MPU6050 состоит из:

Рис.2-1 Блок-схема микросхемы MPU-6050

• Self test — самопроверка гироскопа и акселерометра;
• CLOCK — генератор с отклонением ± 1% в диапазоне рабочих температур
• X-Y-Z Accel — трех осевой MEMS (в одном чипе и электроника, и микро механика) акселерометр;
• ADC — три 16-разрядный АЦП для оцифровки выходов акселерометра;
• X-Y-Z Gyro — трех осевой MEMS гироскоп;
• ADC — три 16 битный АЦП для оцифровки выходов гироскопа;
• Temp Sensor — температурный сенсор;
• ADC — один 16-разрядный АЦП для оцифровки выходов температурного датчика;
• Interapt Status Registers — регистры прерывания;
• FIFO  — стек «первый вошел первый вышел», 1024-байтовый буфер;
• Config Registers — регистры конфигурации гироскопа и акселерометра;
• Sensor Registers — регистры данных гироскопа и акселерометра;
• Factory Calibration — откалиброванный на заводе коэффициент чувствительности;
• Slave I²C — для подключения к микроконтроллеру;
• Master I²C — для подключения к микросхеме дополнительного датчика;
• Digital Motion Processor (DMP) — цифровой процессор движения;
• VDD — напряжений питания от 2,375 до 3,46 Вольт;
• GND — земля;
• VLOGIC — напряжение от 1,8 Вольт ± 5% до VDD которое устанавливает логические уровни интерфейса I2C

Спецификация и характеристики Микросхемы MPU6050

Для точного отслеживания как быстрых, так и медленных движений детали оснащены программируемым пользователем масштабным диапазоном гироскопа ± 250, ± 500, ± 1000 и ± 2000 °/сек (dps) и программируемым пользователем акселерометром в полном масштабе диапазон ± 2 g, ± 4 g, ± 8 g и ± 16 g.

 
Видео 3. Как работает микросхема MPU6050

 

 
Видео 4. Калибровка микросхемы MPU6050