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Modulo MPU6050

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L’MPU-6050 è un dispositivo di tracciamento del movimento a 6 assi (che 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 su un tavolo, assicurandoti che la faccia con l’etichetta sia rivolta verso l’alto e che un punto su questa superficie sia nell’angolo superiore sinistro. 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 l’asse Y.

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Accelerometro a 3 assi

L’accelerometro funziona sul principio dell’effetto piezoelettrico, ovvero la capacità di alcuni materiali di generare una carica elettrica in risposta a uno stress meccanico applicato.

Immagina una scatola cuboidale contenente una piccola sfera al suo interno, come illustrato nell’immagine sopra. Le pareti di questa scatola sono realizzate con cristalli piezoelettrici. Quando inclini la scatola, la sfera viene spinta 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 tridimensionale: X, Y e Z. A seconda della corrente prodotta dalle pareti piezoelettriche, possiamo determinare la direzione e l’entità dell’inclinazione.

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Possiamo usare l’MPU6050 per rilevare l’accelerazione su ciascun asse di coordinata (in uno stato stazionario, l’accelerazione sull’asse Z è di 1 unità gravitazionale, mentre gli assi X e Y sono 0). Se viene inclinato o si trova in condizioni di peso nullo o sovraccarico, la lettura corrispondente cambierà.

Sono disponibili quattro tipi di intervalli di misurazione selezionabili a livello programmatico: +/-2g, +/-4g, +/-8g e +/-16g (impostazione predefinita 2g), 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

Ad esempio, per l’asse X, quando i dati grezzi dell’asse X dell’accelerometro sono 16384 e l’intervallo è impostato su +/-2g:

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

Giroscopio a 3 assi

I giroscopi funzionano sul principio dell’accelerazione di Coriolis. Immagina una struttura a forma di forchetta in costante movimento avanti e indietro. È mantenuta in posizione tramite cristalli piezoelettrici. Quando si cerca di inclinare questa configurazione, i cristalli subiscono una forza nella direzione dell’inclinazione. Questo fenomeno è causato dall’inerzia del movimento della forchetta. I cristalli producono quindi una corrente in accordo con l’effetto piezoelettrico, e questa corrente viene amplificata.

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Anche il giroscopio ha 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 del giroscopio a piena scala) °/s

Ad esempio, per l’asse X, i dati grezzi dell’asse X del giroscopio sono 16384 e l’intervallo è +/-250°/s:

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

Esempio