3Dゲーム、3D画像、および3Dビデオは、今日のトレンドテクノロジーです。エンドユーザーエクスペリエンスを向上させるために、メーカーは多くの新しい方法を導入しています。 3Dテクノロジーの背後にある主な機能は、回転検出、方向検出、モーションセンシング、ジェスチャ検出、および認識などです。これらの機能を測定できるデバイスは、ジャイロスコープと加速度計です。最終製品のサイズは非常に小さいため、それに埋め込まれているセンサーも小さいサイズの要件を満たす必要があります。 MPU6050は、この課題に対する答えとして登場しました。ジャイロスコープと加速度計の両方がオンチップで統合されている最小のデバイスです。サイズが小さいのでスマートフォンに簡単に埋め込むことができます。

MPU6050とは何ですか？

MPU6050は、MEMSベースの6軸モーショントラッキングデバイスです。ジャイロスコープが搭載されており、加速度計と一緒にセンサー温度センサー。 MPU6050はデジタルデバイスです。このモジュールはサイズが非常に小さく、消費電力要件が低く、精度が高く、再現性が高く、耐衝撃性が高く、アプリケーション固有のパフォーマンスプログラマビリティと消費者価格が低くなっています。 MPU6050は、次のような他のセンサーと簡単に接続できます。磁力計およびマイクロコントローラ。

ブロック図

MPU6050のブロック図

MPU6050モジュールは、以下のブロックと機能で構成されています。

“DIYACモーター速度コントローラー ”

3つの16ビットADCと信号調整を備えた3軸MEMSレートジャイロスコープセンサー。
3つの16ビットADCと信号調整を備えた3軸MEMS加速度センサー。
オンチップのデジタルモーションプロセッサエンジン。
プライマリ12Cデジタル通信インターフェース。
磁力計などの外部センサーと通信するための補助I2Cインターフェース。
内部クロッキング。
センサーデータを格納するためのデータレジスタ。
消費電力の削減に役立つFIFOメモリ。
ユーザーがプログラム可能な割り込み。
デジタル出力温度センサー。
ジャイロスコープと加速度計のセルフテスト。
LDOとバイアス。
チャージポンプ。
ステータスレジスタ。

回路図

MPU6050にあるジャイロスコープは、X、Y、Zの3つの軸を中心とした回転を検出できます。コリオリ効果により、ジャイロがいずれかの軸を中心に回転すると振動が発生します。これらの振動はコンデンサによって拾われます。生成された信号は、増幅、復調、フィルタリングされて、角速度に比例する電圧を生成します。次に、この電圧はADCを使用してデジタル化されます。

MPU6050に存在するDMPは、ホストプロセッサからモーションセンシングアルゴリズムの計算をオフロードします。 DMPはすべてのセンサーからデータを取得し、計算された値をデータレジスタまたはFIFOに保存します。 FIFOはシリアルインターフェースを介してアクセスできます。 AD0ピンを使用すると、複数のMPU6050モジュールをマイクロプロセッサと接続できます。 MPU6050はで簡単に使用できます Arduino 、MPU6050には十分に文書化されたライブラリがあります。

アプリケーションで使用されている間、MPU6050のI2Cラインは4.7kΩ抵抗を使用してハイにプルされ、割り込みピンは4.7kΩ抵抗を使用してプルダウンされます。データがFIFOで利用可能になると、割り込みピンがハイになります。これで、マイクロコントローラーはを使用してデータを読み取ることができます I2C通信バス。ライブラリによって提供されるデータには、クォータニオンコンポーネント、オイラー角、ヨー、ピッチ、ロール、実世界の加速度、世界のフレーム加速度、ティーポットの発明センス値のデータ値が含まれています。

ピンダイアグラム

MPU-6050のピン図

MPU6050は、4×4×0.9mmの小さなパッケージとして入手できます。 MEMS構造は、ウェーハレベルで気密封止および接合されています。 MPU6050は、24ピンQFNパッケージとして入手できます。このモジュールのピンの説明を以下に示します-

ピン-1-CLKIN-はオプションの外部基準クロック入力です。このピンは、使用しないときはグランドに接続されています。
ピン2、ピン3、ピン4、ピン5はNCピンです。これらのピンは内部で接続されていません。
ピン6、AUX_DAは、I2Cマスターシリアルデータピンです。このピンは、外部センサーを接続するために使用されます。
ピン7、AUX_CLは、I2Cマスターシリアルクロックです。このピンは、外部センサーを接続するために使用されます。
ピン8、VLOGICは、デジタルI / O供給電圧ピンです。
ピン9、AD0は、I2CスレーブアドレスのLSBピンです。
ピン10、REGOUTは、レギュレータフィルタのコンデンサ接続です。
ピン11、FSYNCは、フレーム同期デジタル入力です。このピンは、使用しないときはグランドに接続されています。
ピン12、INTは、割り込みデジタル出力ピンです。
ピン13、VDDは、電源電圧ピンです。
ピン14、ピン15、ピン16、ピン17はNCピンです。これらのピンは内部で接続されていません。
ピン18、GNDは、電源グランドです。
ピン19とピン21はRESVピンです。これらのピンは予約されています。
ピン20、CPOUTは、チャージポンプコンデンサの接続です。
ピン22は、予約済みピンであるRESVです。
ピン23、SCLは、I2Cシリアルクロックです。
ピン24、SDAは、I2Cシリアルデータピンです。

MPU6050の仕様

MPU6050は、世界初の統合6軸モーショントラッキングデバイスです。このモジュールの仕様の一部を以下に示します-

MPU6050は、3軸ジャイロスコープ、3軸加速度計、およびデジタルモーションプロセッサを1つのチップに統合しています。
それは3V-5Vの電源で動作します。
MPU6050は、データの通信と転送にI2Cプロトコルを使用します。
このモジュールには、優れた精度を提供する16ビットADCが組み込まれています。
MPU6050は、磁力計などの他のIICデバイスとインターフェースできます。
MPU6050には温度センサーも内蔵されています。
I2Cセンサーバスは、外部の3軸コンパスから直接データを収集するのに役立ちます。これを使用して完全な9軸MotionFusion出力を提供します。
メーカーにとって、MPU6050は、ディスクリートデバイスの選択、認定、およびシステムレベルの統合の必要性を排除します。
I2Cポートを使用して、圧力センサーなどの非慣性センサーを接続できます。
MPU6050は、ジャイロスコープの出力をデジタル化するための3つの16ビットADCと、加速度計の出力をデジタル化するための3つの16ビットADCで構成されています。
ユーザーがプログラム可能なジャイロスコープの範囲とユーザーがプログラム可能な加速度計の範囲が存在し、速い動きと遅い動きの両方を正確に追跡します。
モジュールの消費電力を下げるのに役立つオンチップの1024バイトFIFOバッファがあります。
オンチップDMPの助けを借りて、センサー出力を頻繁にプールする必要性を最小限に抑えます。
MPU6050には、±1％の変動を持つオンチップ発振器もあります。
MPU6050には、ジャイロスコープ、加速度計、温度センサー用のローパスフィルターがあります。
VLOGICリファレンスピンは、I2Cインターフェイスのロジックレベルを設定するために使用されます。
MPU6050に存在するユーザーがプログラム可能なジャイロスコープの範囲は、±250、±500、±1000、および±2000°/秒です。
画像、ビデオ、およびGPS同期は、ジャイロスコープの外部同期ピンによってサポートされています。
このジャイロスコープは、低周波ノイズ性能を改善しました。
ジャイロスコープの動作には3.6mAの電流が必要です。
ジャイロスコープのローパスフィルターはデジタルでプログラム可能です。
MPU6050に搭載されている加速度計は500μAの電流で動作します。
この加速度計のプログラム可能なフルスケール範囲は、±2g、±4g、±8g、および16gです。
加速度計は、方向、タップ検出も検出できます。
加速度計には、ユーザーがプログラム可能な割り込みがあります。
加速度計とジャイロスコープの軸の間には、最小の交差軸感度があります。
すべてのレジスタと通信するために、400kHzの高速モードI2Cが使用されます。
MPU6050に存在するDMPは、3Dモーション処理とジェスチャ認識アルゴリズムをサポートします。
バースト読み取りは、システムプロセッサに提供されます。 FIFOからデータを読み取った後、MPUがさらにデータを収集している間、システムプロセッサは低電力スリープモードに入ります。
ジェスチャ認識、パン、ズーム、スクロール、タップ検出、小屋検出などの機能は、プログラム可能な割り込みによってサポートされています。
MPU6050には、32.768kHzまたは19.2Mhzのオプションの外部クロック入力もあります。

MPU6050のアプリケーション

このモジュールのアプリケーションのいくつかを以下に示します-

このモジュールは、ビデオまたは静止画の手ぶれ補正のためのブラーフリーテクノロジーで使用されます。
空中ジェスチャを認識するために、このモジュールが使用されます。
セキュリティおよび認証システムでは、MPU6050がジェスチャ認識に使用されます。
「ノータッチ」UIアプリケーションの制御とナビゲーションには、MPU6050が使用されます。
ジェスチャショートカットのモーションコマンドテクノロジーでは、このモジュールが使用されます。
このモジュールは、モーション対応のゲームおよびアプリケーションフレームワークでのアプリケーションも検出しました。
InstantGesture -IGでは、ジェスチャ認識にMPU6050が使用されます。
サイズが小さいため、このモジュールは携帯電話や携帯ゲーム機器に使用されています。
モーションベースのゲームコントローラーにもこのモジュールがあります。
3Dリモコン、3Dマウスもこのモジュールを使用します。
健康、フィットネス、スポーツに使用されるウェアラブルにもMPU6050が含まれています。
このモジュールは、多くのおもちゃにも見られます。
IMU測定には、MPU6050が使用されます。
ドローンやクワッドコプターでは、MPU6050が位置制御に使用されます。
このモジュールは、自己平衡型ロボットにも適用されています。
MPU6050は、ロボットアーム制御に非常に適しています。
ヒューマノイドロボットもこのモジュールを使用して、傾斜、回転、向きの検出を行います。
スマートフォンでは、このモジュールは、拡張現実、ゲーム、ジェスチャーコマンド制御、パノラマ写真のキャプチャ、表示などのアプリケーションに使用されます。
このモジュールは、ロケーションベースのサービスにも適用されています。

代替IC

MPU6050の代替として使用できるICには、ADXL335、ADXL345、MPU9250、MPU6000があります。

このモジュールは、コンパクトなサイズであり、消費電力要件が低いため、バッテリ駆動のシステムであるため、ポータブルデバイスに非常に適しています。 MPU6050は、ハンドヘルドモバイルを強力な3Dインテリジェントデバイスに変えることができます。このモジュールの電気的特性と割り込みロジックの詳細については、データシート。どのマイクロプロセッサにMPU6050を接続しましたか？