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Modulo MPU6050
L’MPU-6050 è un dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi (combina un giroscopio a 3 assi e un accelerometro a 3 assi).
I suoi tre sistemi di coordinate sono definiti come segue:
Posiziona l’MPU6050 piatto sul tavolo, assicurandoti che la faccia con l’etichetta sia rivolta verso l’alto e che un punto su questa superficie sia nell’angolo in alto a sinistra. La direzione verticale 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 asse Y.
Accelerometro a 3 assi
L’accelerometro si basa sul principio dell’effetto piezoelettrico, la capacità di alcuni 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 viene costretta a muoversi nella direzione dell’inclinazione, a causa della gravità. La parete con cui la sfera collide crea piccole correnti piezoelettriche. Ci sono in totale tre coppie di pareti opposte in un cuboide. Ogni coppia corrisponde a un asse nello spazio tridimensionale: X, Y e Z. A seconda della corrente prodotta dalle pareti piezoelettriche, possiamo determinare la direzione dell’inclinazione e la sua entità.
Possiamo utilizzare l’MPU6050 per rilevare la sua accelerazione su ciascun asse di coordinate (nello stato statico da scrivania, l’accelerazione sull’asse Z è pari a 1 unità di gravità, mentre sugli assi X e Y è pari a 0). Se è inclinato o in condizioni di assenza di peso/sovrappeso, la lettura corrispondente cambierà.
- Ci sono quattro tipi di intervalli di misura che possono essere selezionati programmando:
+/-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 misura.
Accelerazione = (Dati grezzi dell’asse dell’accelerometro / 65536 * Intervallo di accelerazione a piena scala) g
Prendendo come esempio l’asse X, quando i dati grezzi dell’asse X dell’accelerometro sono 16384 e l’intervallo è selezionato come +/-2g:
Accelerazione lungo l’asse X = (16384 / 65536 * 4) g =1g
Giroscopio a 3 assi
I giroscopi si basano sul principio dell’accelerazione di Coriolis. Immagina una struttura simile a una forcella, che è in costante movimento avanti e indietro. È tenuta in posizione utilizzando cristalli piezoelettrici. Ogni volta che tenti di inclinare questa struttura, i cristalli subiscono una forza nella direzione dell’inclinazione. Questo è causato dall’inerzia della forcella in movimento. I cristalli quindi producono una corrente in accordo con l’effetto piezoelettrico, e questa corrente viene amplificata.
- Anche il giroscopio ha quattro tipi di intervalli di misura: +/- 250, +/- 500, +/- 1000,
+/- 2000. Il metodo di calcolo e l’Accelerazione sono fondamentalmente coerenti.
La formula per convertire la lettura in velocità angolare è la seguente:
Velocità angolare = (Dati grezzi dell’asse del giroscopio / 65536 * Intervallo del giroscopio a piena scala) °/s
Prendendo come esempio l’asse X, i dati grezzi dell’asse X dell’accelerometro sono 16384 e l’intervallo è + / - 250°/ s:
Velocità angolare lungo l’asse X = (16384 / 65536 * 500)°/s =125°/s