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陀螺儀傳感器加速度傳感器_MPU6050工作原理

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2023-02-24

  MPU6050是一款9軸運動處理傳(chuan) 感器。它集成了3軸MEMS陀螺儀(yi) ,3軸MEMS加速度計,以及一個(ge) 可擴展的數字運動處理器DMP(Digital MoTIon Processor),可用I2C接口連接一個(ge) 第三方的數字傳(chuan) 感器,比如磁力計。擴展之後就可以通過其I2C或SPI接口輸出一個(ge) 9軸的信號(SPI接口僅(jin) 在MPU-6000可用)。MPU-6050也可以通過其I2C接口連接非慣性的數字傳(chuan) 感器,比如壓力傳(chuan) 感器。

陀螺儀(yi)  

 

  MPU6050是6軸運動處理傳(chuan) 感器,它集成了3軸MEMS陀螺儀(yi) ,3軸MEMS加速度計,以及一個(ge) 可擴展的數字運動處理器DMP。使用它就是為(wei) 了得到待測物體(ti) (如四軸飛行器、平衡小車)x、y、z軸的傾(qing) 角(俯仰角Pitch、翻滾角Roll、偏航角Yaw)。我們(men) 通過 I2C 讀取到 MPU6050 的六個(ge) 數據(三軸加速度 AD 值、三軸角速度 AD 值)經過姿態融合後就可以得到 Pitch、Roll、Yaw角。

 

作為(wei) 測量值的方向參考,傳(chuan) 感器坐標方向定義(yi) 如上圖所示,屬於(yu) 右手坐標係(右手拇指指向 x 軸的正方向,食指指向 y 軸的正方向,中指能指向 z 軸的正方向)。

 

要想知道MPU6050工作原理,得先了解下麵倆(lia) 個(ge) 傳(chuan) 感器:

MPU-6050及其管腳定義(yi) 

  ①陀螺儀傳感器:

  陀螺儀(yi) 的原理就是,一個(ge) 旋轉物體(ti) 的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會(hui) 改變的。人們(men) 根據這個(ge) 道理,用它來保持方向。然後用多種方法讀取軸所指示的方向,並自動將數據信號傳(chuan) 給控製係統。我們(men) 騎自行車其實也是利用了這個(ge) 原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為(wei) 車軸有一股保持水平的力量。現代陀螺儀(yi) 可以精確地確定運動物體(ti) 的方位的儀(yi) 器,它在現代航空,航海,航天和國防工業(ye) 中廣泛使用的一種慣性導航儀(yi) 器。傳(chuan) 統的慣性陀螺儀(yi) 主要部分有機械式的陀螺儀(yi) ,而機械式的陀螺儀(yi) 對工藝結構的要求很高。70年代提出了現代光纖陀螺儀(yi) 的基本設想,到八十年代以後,光纖陀螺儀(yi) 就得到了非常迅速的發展,激光諧振陀螺儀(yi) 也有了很大的發展。光纖陀螺儀(yi) 具有結構緊湊,靈敏度高,工作可靠。光纖陀螺儀(yi) 在很多的領域已經完全取代了機械式的傳(chuan) 統的陀螺儀(yi) ,成為(wei) 現代導航儀(yi) 器中的關(guan) 鍵部件。光纖陀螺儀(yi) 同時發展的除了環式激光陀螺儀(yi) 外。

  

  ②加速度傳感器:

  加速度傳(chuan) 感器是一種能夠測量加速度的傳(chuan) 感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳(chuan) 感器在加速過程中,通過對質量塊所受慣性力的測量,利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據傳(chuan) 感器敏感元件的不同,常見的加速度傳(chuan) 感器包括電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。

  其實說簡單點,在mpu6050中我們(men) 用陀螺儀(yi) 傳(chuan) 感器測角度,用加速度傳(chuan) 感器測加速度。

三軸陀螺儀(yi)

mpu6050集成陀螺儀(yi)

  MPU-60X0 對陀螺儀(yi) 和加速度計分別用了三個(ge) 16 位的 ADC,將其測量的模擬量轉化 為(wei) 可輸出的數字量。為(wei) 了精確跟蹤快速和慢速的運動,傳(chuan) 感器的測量範圍都是用戶可控的, 陀螺儀(yi) 可測範圍為(wei) ±250,±500,±1000,±2000°/秒(dps),加速度計可測範圍為(wei) ±2,±4, ±8,±16g。 一個(ge) 片上 1024 字節的 FIFO,有助於(yu) 降低係統功耗。 和所有設備寄存器之間的通信采用 400kHz 的 I2C 接口或 1MHz 的 SPI 接口(SPI 僅(jin) MPU-6000 可用)。對於(yu) 需要高速傳(chuan) 輸的應用,對寄存器的讀取和中斷可用 20MHz 的 SPI。 另外,片上還內(nei) 嵌了一個(ge) 溫度傳(chuan) 感器和在工作環境下僅(jin) 有±1%變動的振蕩器。 芯片尺寸 4×4×0.9mm,采用 QFN 封裝(無引線方形封裝),可承受最大 10000g 的衝(chong) 擊,並有可編程的低通濾波器。 關(guan) 於(yu) 電源,MPU-60X0 可支持 VDD 範圍 2.5V±5%,3.0V±5%,或 3.3V±5%。另外 MPU-6050 還有一個(ge) VLOGIC 引腳,用來為(wei) I2C 輸出提供邏輯電平。VLOGIC 電壓可取 1.8±5%或者 VDD。

  作為(wei) 一款物理傳(chuan) 感器,其工作原理是利用物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應,將被測信號量的微小變化轉換成電信號。

Tags:傳感器,陀螺儀,加速度傳感器,MPU6050  
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