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MPU6050 Module

MPU6050

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

Das Koordinatensystem des MPU-6050 ist wie folgt definiert:

Lege den MPU-6050 flach auf einen Tisch, mit der beschrifteten Oberfläche nach oben, sodass der Punkt in der oberen linken Ecke liegt. In dieser Ausrichtung: - Die vertikale Aufwärtsrichtung ist die Z-Achse. - Die Links-nach-Rechts-Richtung ist die X-Achse. - Die Vorwärts-nach-Rückwärts-Richtung ist die Y-Achse.

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3-axis Accelerometer

Der Beschleunigungssensor basiert auf dem piezoelektrischen Effekt – der Fähigkeit bestimmter Materialien, unter mechanischer Belastung elektrische Ladung zu erzeugen.

Stelle dir eine rechteckige Box mit einer kleinen Kugel im Inneren vor, ähnlich wie in der obigen Abbildung. Die Wände dieser Box bestehen aus piezoelektrischen Kristallen. Wenn die Box geneigt wird, bewegt sich die Kugel aufgrund der Schwerkraft in die Richtung der Neigung. Die Wand, mit der die Kugel kollidiert, erzeugt dabei winzige piezoelektrische Ströme. Da die Box drei Paare gegenüberliegender Wände besitzt, entspricht jedes Paar einer Achse im 3D-Raum: X-, Y- und Z-Achse. Durch die Messung der erzeugten Ströme kann die Richtung und Stärke der Neigung bestimmt werden.

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Mit dem MPU6050 kann die Beschleunigung entlang jeder Koordinatenachse erfasst werden. Im stationären Zustand auf einem Tisch beträgt die Z-Achsen-Beschleunigung 1 Gravitationskraft (g), während die X- und Y-Achsen 0 g anzeigen. Bei einer Neigung oder einer Schwerelosigkeit-/Überlastungsbedingung ändern sich die entsprechenden Werte.

Es gibt vier programmierbare Messbereiche: ±2g, ±4g, ±8g und ±16g (Standard: ±2g). Die Messwerte liegen im Bereich von -32768 bis 32767.

Die Umrechnung eines Rohwertes des Beschleunigungssensors in eine tatsächliche Beschleunigung erfolgt nach folgender Formel:

Acceleration = (Beschleunigungssensor-Rohwert / 65536 * voller Messbereich) g

Beispiel für die X-Achse: Wenn der Rohwert der X-Achse 16384 beträgt und der Messbereich auf ±2g eingestellt ist:

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

3-axis Gyroscope

Gyroskope basieren auf dem Prinzip der Coriolis-Kraft. Stell dir eine gabelartige Struktur vor, die sich kontinuierlich vor- und zurückbewegt. Diese ist durch piezoelektrische Kristalle fixiert. Wenn du diese Anordnung kippst, erfahren die Kristalle eine Kraft in Richtung der Neigung. Dies geschieht aufgrund der Trägheit der beweglichen Gabel. Die Kristalle erzeugen dabei elektrische Ladung gemäß dem piezoelektrischen Effekt, welche anschließend verstärkt wird.

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Das Gyroskop verfügt über vier programmierbare Messbereiche: ±250, ±500, ±1000 und ±2000. Die Berechnungsmethode entspricht im Wesentlichen der für die Beschleunigung.

Die Umrechnung eines Rohwertes des Gyroskops in eine Winkelgeschwindigkeit erfolgt nach folgender Formel:

Angular velocity = (Gyroskop-Rohwert / 65536 * voller Messbereich) °/s

Beispiel für die X-Achse: Wenn der Rohwert der X-Achse 16384 beträgt und der Messbereich auf ±250°/s eingestellt ist:

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

Example