MPU6050 - Diagrama de pines, circuito y aplicaciones

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

¿Qué es el MPU6050?

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

Diagrama

El módulo MPU6050 está compuesto por los siguientes bloques y funciones.

• Un sensor giroscópico de frecuencia MEMS de 3 ejes con tres ADC de 16 bits y acondicionamiento de señal.
• Un sensor de 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 de comunicación digital primaria 12C.
• Interfaces I2C auxiliares para comunicación con sensores externos como el magnetómetro.
• Reloj interno.
• Registros de datos para almacenar datos del sensor.
• Memoria FIFO que ayuda a reducir el consumo de energía.
• Interrupciones programables por el usuario.
• Un sensor de temperatura de salida digital.
• Autotest para giroscopio y acelerómetro.
• LDO y sesgo.
• Bomba de carga.
• Registros de estado.

Plan

El giroscopio presente en el MPU6050 puede detectar la rotación alrededor de los tres ejes X, Y, Z. El efecto Coriolis provoca vibraciones cuando los giroscopios giran alrededor de cualquiera de los ejes. Estas vibraciones son recogidas por el condensador. Luego, la señal producida se amplifica, demodula y filtra para producir un voltaje proporcional a la velocidad angular. Este voltaje luego se digitaliza usando ADC.

El DMP presente en el MPU6050 descarga el cálculo de los algoritmos de detección de movimiento del procesador principal. El 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 serial. Con el pin AD0, se pueden conectar múltiples módulos MPU6050 con un microprocesador. El MPU6050 se puede usar fácilmente con Arduino, ya que el MPU6050 tiene bibliotecas bien documentadas.

Cuando se usa en aplicaciones, las líneas I2C del MPU6050 se elevan usando una resistencia de 4,7 kΩ y el pin de interrupción se baja usando una resistencia de 4,7 kΩ. Cuando los datos están disponibles en FIFO, el pin de interrupción sube. Ahora un microcontrolador puede leer datos utilizando el bus de comunicación I2C. Los datos proporcionados por las bibliotecas contienen los siguientes valores de datos: componentes de cuaternión, ángulos de Euler, guiñada, cabeceo, balanceo, aceleración del mundo real, aceleración del marco del mundo y valores de dirección de la invención de la tetera.

Diagrama de pines

El MPU6050 está disponible en un paquete pequeño de 4×4×0,9 mm. La estructura MEMS está herméticamente sellada y unida en el borde. El MPU6050 está disponible en un 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.
• El pin 6, AUX_DA, es el pin de datos serie maestro I2C. Este pin se utiliza para conectar sensores externos.
• El pin 7, AUX_CL, es el reloj serie maestro I2C. Este pin se utiliza para conectar sensores externos.
• El pin 8, VLOGIC, es el pin de voltaje de suministro de E/S digital.
• El pin 9, AD0, es el pin LSB de la dirección del esclavo I2C.
• El pin 10, REGOUT, es la conexión del condensador del regulador del filtro.
• El pin 11, FSYNC, es la entrada digital de sincronización de cuadro. Este pin está conectado a tierra cuando no está en uso.
• El pin 12, INT, es el pin de salida de interrupción digital.
• El pin 13, VDD, es el pin de voltaje de suministro.
• Pin-14, Pin-15, Pin-16, Pin-17 son pines NC. Estos pines no están conectados internamente.
• El pin 18, GND, es la conexión a tierra de la fuente de alimentación.
• Los pines 19 y 21 son los pines RESV. Estos pines están reservados.
• El pin 20, CPOUT, es la conexión del capacitor de la bomba de carga.
• Pin-22, es RESV, el pin reservado.
• El pin 23, SCL, es el reloj serial I2C.
• El pin 24, SDA, es el pin de datos en serie I2C.

MPU6050 Especificaciones

El 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:

• El MPU6050 cuenta con un giroscopio de 3 ejes, un acelerómetro de 3 ejes y un procesador de movimiento digital integrado en un solo chip.
• Funciona con fuente de alimentación de 3V-5V.
• MPU6050 utiliza el protocolo I2C para comunicación y transferencia de datos.
• Este módulo tiene un ADC de 16 bits incorporado que proporciona una alta precisión.
• El MPU6050 se puede interconectar con otros dispositivos IIC, como magnetómetros.
• El MPU6050 también tiene un sensor de temperatura integrado.
• El bus del sensor I2C lo ayuda a recopilar datos directamente desde una brújula externa de 3 ejes, que utiliza para proporcionar una salida completa de MotionFusion de 9 ejes.
• Para los fabricantes, el MPU6050 elimina la necesidad de selección, calificación e integración a nivel de sistema de dispositivos discretos.
• Gracias a su puerto I2C, se pueden interconectar sensores no inerciales, como un sensor de presión.
• El 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.
• Una gama de giroscopios programables por el usuario y una gama de acelerómetros programables por el usuario están presentes para un seguimiento preciso de movimientos rápidos y lentos.
• Está presente un búfer FIFO de 1024 bytes en el chip, que ayuda a reducir el consumo de energía del módulo.
• La necesidad de agrupar la salida del sensor con frecuencia se minimiza utilizando el DMP en el chip.
• El MPU6050 también tiene un oscilador en chip con una variación de ±1%.
• El MPU6050 tiene filtros de paso bajo para el giroscopio, el acelerómetro y el 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 en el MPU6050 es de ±250, ±500, ±1000 y ±2000°/seg.
• La sincronización de imágenes, videos y GPS es compatible con el pin de sincronización externo del giroscopio.
• Este giroscopio ha mejorado el rendimiento de 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 el acelerómetro es de ±2g, ±4g, ±8g y 16g.
• El acelerómetro también puede detectar orientación, detección de toque.
• Las interrupciones programables por el usuario están presentes para el acelerómetro.
• Entre los ejes del acelerómetro y el giroscopio existe una mínima sensibilidad transversal.
• Para comunicarse con todos los registros, se utiliza el modo rápido I2C 400 kHz.
• El DMP presente en el MPU6050 admite algoritmos de reconocimiento de gestos y procesamiento de movimiento 3D.
• Se proporciona reproducción en ráfaga para el procesador del sistema. Después de leer los datos de FIFO, la CPU del sistema entra en un modo de suspensión de bajo consumo mientras que la MPU recopila más datos.
• Funciones como el reconocimiento de gestos, la panorámica, el zoom, el desplazamiento, la detección de toques y la detección de shack son compatibles con interrupciones programables.
• El MPU6050 también tiene una entrada de reloj externa opcional de 32,768 kHz o 19,2 MHz.

Aplicaciones del MPU6050

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

• Este módulo se utiliza en la tecnología Blurfree para estabilizar videos o imágenes fijas.
• Para reconocer gestos en el aire se utiliza este módulo.
• En los sistemas de seguridad y autenticación, el MPU6050 se utiliza para el reconocimiento de gestos.
• Para el control y la navegación de aplicaciones de interfaz de usuario "sin contacto", se utiliza el MPU6050.
• En la tecnología de control de movimiento para atajos de gestos, se utiliza este módulo.
• Este módulo también ha encontrado aplicaciones en marcos de aplicaciones y juegos activados por movimiento.
• En InstantGesture -IG, MPU6050 se utiliza para el reconocimiento de gestos.
• Debido a su pequeño tamaño, este módulo se utiliza en terminales y equipos de juego portátiles.
• Los controladores de juegos basados ​​en movimiento también tienen este módulo.
• Controles remotos 3D, ratones 3D también usan este módulo.
• Los dispositivos portátiles utilizados para la salud, el fitness y los deportes también contienen MPU6050.
• Este módulo también se encuentra en muchos juguetes.
• Para mediciones IMU, se utiliza el MPU6050.
• En drones y cuadricópteros, el MPU6050 se utiliza para el control de posición.
• Este módulo también ha encontrado aplicación en robots autoequilibrados.
• El MPU6050 es el preferido para controlar 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 gestos, captura y visualización de fotografías panorámicas.
• 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 a MPU6050 son ADXL335, ADXL345, MPU9250, MPU6000.

Este módulo es muy preferido para dispositivos portátiles debido a su tamaño compacto y sistemas alimentados por batería debido a su bajo consumo de energía. El MPU6050 puede convertir un móvil portátil en un potente dispositivo inteligente 3D. Se pueden encontrar detalles adicionales sobre las características eléctricas y la lógica de interrupción de este módulo en su ficha de datos. ¿A qué microprocesador conectaste el MPU6050?