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MPU6050工作原理_接线图_中文数据手册

IC先生 IC先生 8440 2023-03-08 17:28:33

MPU6050是一种集成式的惯性测量单元(IMU),通过将MEMS 3轴陀螺仪和3轴加速度计合并在同一硅芯片上,以及能够执行复杂9轴MotionFusion算法。此外,它可以通过I2C接口与其他设备进行通信,例如微控制器、单片机、Arduino等。

MPU6050提供了高精度的运动感知能力,能够检测物体的加速度、角速度和倾斜角度,并且具有可配置的数字低通滤波器,以便滤除高频噪声和震动,是典型的9轴运动处理传感器。

目前MPU6050广泛应用于机器人、游戏控制器、无人机、智能手环等领域,以提供精确的运动跟踪和控制。由于其小巧、低功耗和高精度的特点,它成为许多项目中不可或缺的组件。

MPU6050

规格参数

产品属性 属性值
TDK
产品种类: IMU-惯性测量单元
SMD/SMT
QFN-24
6-axis
I2C
Digital
10000 g
16384 LSB/g
–40°C
+105°C
2.375V
3.46V
Reel、Cut Tape、MouseReel
传感轴: X, Y, Z
单位重量: 130mg

功能特点

  • 可编程中断提供抖动检测、平移、缩放和手势识别
  • VDD 2.375V-3.46V供电电压范围;VLOGIC (MPU-6050) 在1.8V5%或VDD
  • 3.6mA是陀螺仪工作电流(全功率,陀螺仪在所有速率下)
  • 陀螺仪+加速器的工作电流:3.8mA(全功率,陀螺仪在所有速率下,在1kHz采样率下加速)
  • 低功率加速10A@1Hz、20A@5Hz、70A@20Hz和140A@40Hz是工作电流
  • 芯片空闲全模式在快速模式下为串行主机提供5A 400kHz I2C或20MHz的SPI(仅限MPU-6000)接口
  • 最小最薄的便携式小工具封装 (4x4x0.9mm QFN)
  • 符合绿色环保和RoHS标准
  • 组合MEMS 3轴陀螺仪和加速度计值
  • 供电电压:3-5V
  • 通信协议:I2C
  • 集成16位ADC提供极高的精度
  • 内置DMP提供高处理能力
  • 可用于连接额外的IIC设备,例如磁力计
  • 具有可编程IIC地址的温度传感器

引脚配置

引脚配置

引脚配置说明:

PIN 引脚名称 功能描述
1 VCC 为模块提供电源,可以是+3V到+5V,通常使用+5V。
2 GND 连接到系统地。
3 串行时钟 (SCL) 用于为I2C通信提供时钟脉冲。
4 串行数据 (SDA) 用于通过I2C通信传输数据。
5 辅助串行数据 (XDA) 可用于将其它I2C模块与MPU6050连接,它是可选的。
6 辅助串行时钟 (XCL) 可用于将其它I2C模块与 MPU6050 连接,它是可选的。
7 AD0 如果单个MCU使用多个MPU6050,则可以使用此引脚来改变地址。
8 中断 (INT) 中断引脚指示数据可供MCU读取。

工作原

MPU-6050工作原理图如下所示:

原理图

该模块的硬件工作非常简单,如上所述,MPU6050是其主要组件。稳压器也是必需的,因为模块需要3.3V才能运行,一个4.7k电阻用于将IIC线拉高,而另一个4.7k电阻用于将中断引脚拉低。

这里可以通过IIC总线从MPU6050模块读取数据。对运动的每一次修改都会对机械系统产生影响,从而改变电压。然后,IC利用其16位ADC精确读取这些电压变化,将它们存储在FIFO缓冲器中,并激活INT(中断)引脚。因此,利用MCU通过IIC通信从该FIFO缓冲区中读取数据,因为该信号表明数据已准备好读取。

尽管听起来很简单,但在尝试理解数据时可能会有一些困难。不过,现在有很多平台,例如Arduino,可以使用下面解释的现成的库,可以很容易使用这个模块。

将Arduino连接到MPU6050模块

称为MPU6050的微机电系统 (MEMS) 具有3轴加速度计和3轴陀螺仪,这使其更容易测量系统或物体的加速度、速度、方向、位移和许多其他与运动相关的参数。此外,该模块包含一个 (DMP) 数字运动处理器,其功能强大到足以进行复杂的计算并释放微控制器的时间。

模块上的两个辅助引脚可用于连接外部IIC模块,例如磁力计,但这样做是可选的。AD0引脚可用于将多个MPU6050传感器连接到微控制器,因为该模块的IIC地址是可编程的。该模块与Arduino等知名平台一起使用相对简单,因为它还包含随时可用、文档齐全且更新的库。因此,如果正在寻找一款传感器来调节遥控汽车、无人机、自平衡机器人、人形机器人、双足机器人或类似物体的运动,那么这款传感器可能是比较合适的选择。

下面是将Arduino连接到MPU6050模块的电路图,其实连接方法很简单。首先将GND引脚连接到地,将VCC引脚连接到Arduino的5V输出。此时只剩下I2C通信引脚。请记住,每个Arduino板上的I2C引脚都是唯一的,需要正确连接。SDA (数据线)和 SCL(时钟线)位于具有R3配置的Arduino板上靠近AREF引脚的排针上。当然,它们也称为A4和A5 (SCL) (SDA)。

将Arduino连接到MPU6050模块电路

这里库提供了两个示例程序,可以在File->Examples->MPU6050下找到。在这两种情况下,一种将提供原始数据,另一种将提供经过DMP优化的数据。示例软件可用于获取以下数据值:四元数的分量(w、x、y、z)、欧拉角、Roll、Yaw和Pitch、Actual acceling、frame acceleration global、Teapot creates sense。Yaw、Pitch和Roll是所有这些统计数据中最常用的。但是,该库的功能远不止于此,还可以用于其它方面。上传应用程序后打开串口监视器,将波特率更改为115200,应该会看到屏幕上显示的数据。

AUX_VDDIO=0的I/O级别和连接

AUX_VDDIO=0的I/O级别和连接

封装设计参数

封装设计参数

主要应用

MPU6050器件的应用非常的广泛,其常见的一些应用包括:

  • 用于IMU测量
  • 无人机/四轴飞行器
  • 自平衡机器人
  • 机械臂控制
  • 人形机器人
  • 倾斜传感器
  • 方向/旋转检测器

常见问题

MPU6050加速度计的精度等级是多少?

答:MPU6050内置温度传感器,精度为1°C,可测量-40至85°C之间的温度。

MPU6050是做什么用的?

答:MPU6050是一款内置3轴加速度计和3轴陀螺仪的微机电系统 (MEMS) 器件,这使我们更容易测量系统或物体的加速度、速度、方向、位移和许多其他与运动相关的参数。

MPU6050有哪些优势?

答:集成在同一硅芯片上的DMP(数字运动处理器)可实现9轴 MotionFusion算法并纠正任何对齐问题或由小组件引起的错误,这无疑是MPU-6050模块的关键优势。此外,它能够感应运动。

如何在Arduino上使用MPU6050?

答:Arduino的数字引脚2(中断引脚0)应连接到MPU 6050的INT引脚。然后必须配置I2C线路,将MPU 6050标记为SDA的引脚连接到Arduino的模拟引脚4 (SDA),将MPU 6050标记为SCL的引脚连接到 Arduino的模拟引脚5. (SCL)。

如何将 MPU6050 连接到我的ESP32?

答:MPU6050的SDA线接21脚,SCL线接22脚,GND线接GND,VCC线接3V3脚,而其它管脚不需要连接。

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