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Modulo MPU6050

MPU6050

img_mpu6050

L’MPU-6050 è un dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi (combina giroscopio a 3 assi e accelerometro a 3 assi).

I suoi tre sistemi di coordinate sono definiti come segue:

Posiziona l’MPU6050 su una superficie piana, assicurandoti che la faccia con l’etichetta sia rivolta verso l’alto e che un punto su questa superficie si trovi nell’angolo in alto a sinistra. La direzione verso l’alto è l’asse z del chip. La direzione da sinistra a destra è considerata l’asse X. Di conseguenza, la direzione da dietro a davanti è definita come l’asse Y.

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Accelerometro a 3 assi

L’accelerometro funziona secondo il principio dell’effetto piezoelettrico, ossia la capacità di determinati materiali di generare una carica elettrica in risposta a uno stress meccanico applicato.

Immagina una scatola cuboidale con una piccola sfera all’interno, come nell’immagine sopra. Le pareti di questa scatola sono fatte di cristalli piezoelettrici. Ogni volta che inclini la scatola, la sfera è costretta a muoversi nella direzione dell’inclinazione, a causa della gravità. La parete con cui la sfera collide genera piccole correnti piezoelettriche. Ci sono in totale tre coppie di pareti opposte in un cuboide. Ogni coppia corrisponde a un asse nello spazio 3D: assi X, Y e Z. A seconda della corrente prodotta dalle pareti piezoelettriche, possiamo determinare la direzione dell’inclinazione e la sua entità.

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Possiamo utilizzare l’MPU6050 per rilevare la sua accelerazione su ciascun asse di coordinate (nello stato stazionario sulla scrivania, l’accelerazione sull’asse Z è di 1 unità di gravità, mentre sugli assi X e Y è 0). Se viene inclinato o in una condizione di assenza di peso/sovrappeso, la lettura corrispondente cambierà.

Esistono quattro tipi di intervalli di misurazione che possono essere selezionati a livello di programma: +/-2g, +/-4g, +/-8g e +/-16g (2g per impostazione predefinita), corrispondenti a ciascuna precisione. I valori vanno da -32768 a 32767.

La lettura dell’accelerometro viene convertita in un valore di accelerazione mappando la lettura dall’intervallo di lettura all’intervallo di misurazione.

Accelerazione = (Dati grezzi dell’asse accelerometro / 65536 * Intervallo di accelerazione a piena scala) g

Prendiamo l’asse X come esempio: quando i dati grezzi dell’asse accelerometro X sono 16384 e l’intervallo è selezionato a +/-2g:

Accelerazione lungo l’asse X = (16384 / 65536 * 4) g =1g

Giroscopio a 3 assi

I giroscopi funzionano secondo il principio dell’accelerazione di Coriolis. Immagina una struttura simile a un diapason, in costante movimento avanti e indietro. È mantenuta in posizione utilizzando cristalli piezoelettrici. Ogni volta che provi a inclinare questa disposizione, i cristalli sperimentano una forza nella direzione dell’inclinazione. Questo è causato dall’inerzia del diapason in movimento. I cristalli quindi producono una corrente in accordo con l’effetto piezoelettrico, e questa corrente viene amplificata.

img_mpu6050_g

Il giroscopio ha anche quattro tipi di intervalli di misurazione: +/- 250, +/- 500, +/- 1000, +/- 2000. Il metodo di calcolo e l’accelerazione sono sostanzialmente coerenti.

La formula per convertire la lettura in velocità angolare è la seguente:

Velocità angolare = (Dati grezzi dell’asse giroscopio / 65536 * Intervallo di velocità angolare a piena scala) °/s

Prendiamo l’asse X come esempio: i dati grezzi dell’asse giroscopio X sono 16384 e l’intervallo è + / - 250°/ s:

Velocità angolare lungo l’asse X = (16384 / 65536 * 500)°/s =125°/s

Esempio