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MPU6050 Modul

MPU6050

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Der MPU-6050 ist ein 6-Achsen-Bewegungssensor, der einen 3-Achsen-Gyroskop und einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser kombiniert.

Seine drei Koordinatensysteme sind wie folgt definiert:

Legen Sie den MPU6050 flach auf den Tisch, sodass die Seite mit dem Etikett nach oben zeigt und ein Punkt auf dieser Oberfläche sich in der oberen linken Ecke befindet. Dann ist die aufrechte Richtung nach oben die Z-Achse des Chips. Die Richtung von links nach rechts gilt als X-Achse. Entsprechend wird die Richtung von hinten nach vorne als Y-Achse definiert.

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3-Achsen-Beschleunigungsmesser

Der Beschleunigungsmesser funktioniert nach dem Prinzip des piezoelektrischen Effekts, der Fähigkeit bestimmter Materialien, eine elektrische Ladung als Reaktion auf mechanischen Druck zu erzeugen.

Stellen Sie sich hier eine quaderförmige Box vor, die eine kleine Kugel enthält, wie im obigen Bild. Die Wände dieser Box bestehen aus piezoelektrischen Kristallen. Wenn Sie die Box kippen, wird die Kugel durch die Schwerkraft gezwungen, sich in Richtung der Neigung zu bewegen. Die Wand, mit der die Kugel kollidiert, erzeugt winzige piezoelektrische Ströme. Es gibt insgesamt drei Paare gegenüberliegender Wände in einem Quader. Jedes Paar entspricht einer Achse im 3D-Raum: X-, Y- und Z-Achsen. Abhängig von den Strömen, die von den piezoelektrischen Wänden erzeugt werden, können wir die Richtung der Neigung und deren Stärke bestimmen.

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Wir können den MPU6050 verwenden, um seine Beschleunigung auf jeder Koordinatenachse zu erkennen (im stationären Zustand auf dem Schreibtisch ist die Beschleunigung der Z-Achse 1 Gravitationseinheit, und die X- und Y-Achsen sind 0). Wenn er geneigt ist oder sich in einem schwerelosen/überlasteten Zustand befindet, ändert sich der entsprechende Wert.

Es gibt vier wählbare Messbereiche: +/-2g, +/-4g, +/-8g und +/-16g (standardmäßig 2g), die jeweils einer bestimmten Präzision entsprechen. Die Werte reichen von -32768 bis 32767.

Die Beschleunigungsablesung wird in einen Beschleunigungswert umgewandelt, indem die Ablesung aus dem Ablesungsbereich in den Messbereich abgebildet wird.

Beschleunigung = (Rohdaten der Beschleunigungsmesserachse / 65536 * voller Skalenbeschleunigungsbereich) g

Nehmen Sie als Beispiel die X-Achse, wenn die Rohdaten der Beschleunigungsmesser X-Achse 16384 betragen und der Bereich als +/-2g ausgewählt ist:

Beschleunigung entlang der X-Achse = (16384 / 65536 * 4) g =1g

3-Achsen-Gyroskop

Gyroskope funktionieren nach dem Prinzip der Coriolis-Beschleunigung. Stellen Sie sich vor, dass es eine gabelähnliche Struktur gibt, die sich ständig hin und her bewegt. Sie wird mit piezoelektrischen Kristallen an Ort und Stelle gehalten. Wenn Sie versuchen, diese Anordnung zu kippen, erfahren die Kristalle eine Kraft in Richtung der Neigung. Dies ist auf die Trägheit der sich bewegenden Gabel zurückzuführen. Die Kristalle erzeugen daher einen Strom im Einklang mit dem piezoelektrischen Effekt, und dieser Strom wird verstärkt.

img_mpu6050_g

Das Gyroskop hat auch vier wählbare Messbereiche: +/- 250, +/- 500, +/- 1000, +/- 2000. Die Berechnungsmethode und Beschleunigung sind im Wesentlichen konsistent.

Die Formel zur Umrechnung der Ablesung in Winkelgeschwindigkeit lautet wie folgt:

Winkelgeschwindigkeit = (Rohdaten der Gyroskopachse / 65536 * voller Skalengyroskopbereich) °/s

Zum Beispiel, die Beschleunigungsmesser X-Achse Rohdaten betragen 16384 und Bereiche + / - 250°/ s:

Winkelgeschwindigkeit entlang der X-Achse = (16384 / 65536 * 500)°/s =125°/s

Beispiel