Акселерометър и жироскоп mpu6050
Преди да се пристъпи към разглеждането на жироскопа за модул и акселерометър, според мен, няма да бъде повече от разберем накратко какво е то. Жироскоп е устройство, което открива промяна на ориентацията ъгли на контролираното тялото. Класическият презентацията е известна инерция обект, който се върти бързо на окачването. В резултат на завъртане на обекта винаги ще запази своята посока, както и за статута на суспензии е възможно да се определи ъгълът на отклонение. В действителност, електронни жироскопи, построени по друга схема и разположени малко по-трудно (пумпал тъпча в чип няма да е лесно). Акселерометър - устройство, което измерва проекция на видимата ускорение, т.е. разликата между действителната ускорение на обекта и гравитационното ускорение. В един прост пример, такава система е определено тегло фиксиран към суспензията, като еластичност (пружина за добър пример). Така че, ако такава система е включен по някакъв ъгъл, или откажат, или доставят линейно ускорение, еластичната суспензия реагира на движение под действието на масите и деформира и тук на това отклонение се определя от ускорението. По този начин, жироскоп реагира на промени в пространство, независимо от посоката на движение от акселерометъра може да се измери линейно ускорение на обекта, както и изкуствено възражение позиция разстояние в пространството. Всяко устройство има своите предимства и недостатъци.
MPU6050 верига включва борда акселерометър и жироскоп и дори след това и температурен сензор. MPU6050 е основният елемент на GY-531 модул. Освен това платка модул е необходимо тръбите MPU6050, включително гостилница резистори интерфейс I 2 C, както и регулатор на напрежение с 3.3 волта ниско отпадането напрежение (за хранене има 3.3 волта на изхода на стабилизатора точно ще 3 волта ) с филтър кондензатори. Е, бонус борда спойка SMD LED с ограничаване на текущата резистор като индикатор на напрежение. Размерът на модул борда GY-521 10 х 20 мм.
Модулът схема е представена по-долу (номинални стойности могат да бъдат малко по-различни в различни версии на модула):
- Напрежение на 2,375 - 3,46 волта
- захранващия ток до 4 ma
- Интерфейс на данни - I2C
- максимална скорост I2C - 400 кХц
- въвеждане I2C за други сензори
- вътрешна честота е 8 MHz (устройството е в състояние да се свърже външен кристал резонатор 32,768 кХц или 19.2 MHz)
Трябва да се отбележи MPU6050 възможността работи в основния режим за I2C AUX щифтове, на които могат да бъдат свързани един външен сензор (например магнитометър). Честно казано, аз не разбирам за какво е всичко, което трябва, ако е по-лесно за свързване на допълнителни сензори за обща I2C автобус от микроконтролер.
- Триосеви MEMS жироскоп 16-битов ADC
- Триосеви MEMS акселерометър 16-битов ADC
- Digital Motion Processor (DMP)
- роб I 2 С за връзка към микроконтролера
- овладеят I 2 С чип за връзка с допълнителен сензор
- регистри за данни сензор
- FIFO
- прекъсвам
- температурен сензор
- самодиагностика жироскопи и акселерометри
- идентификация по регистър на устройството
Външен вид GY-521 модул:
Включени са щепселно ъгли на свързване и прав. Беше запоени направо мъжки конектор.
Тези сензори за измерване могат да бъдат прочетени от двата регистъра за съхранение и FIFO функции за използване. Има отделен регистър, наречен Кой съм аз, стойността писмено до този регистър постоянно и може да се разглежда само може да се използва като идентификатор на устройство, стойността в регистър 104 или 0h68. Отделен щифт е прекъсването, която е конфигурирана чрез създаване регистри определени събития.
Сензори жироскоп и акселерометър произвежда като MEMS (микроелектромеханични системи) - външни стимули към сензора променя първото състояние на механичните части, последвано от механично промяна на състояние, причинява промяна в електрически сигнал. Една дума се сглобява в един корпус, не само електроника, но механика. В MPU6050 чип съдържа само две MEMS сензор, производителят твърди, че тяхното взаимно влияние един на друг е сведена до минимум. Е, не е лошо за цената на готовия модул е от порядъка на 2 ПУ. Между другото, тези модули могат да бъдат закупени в aliexpress на търговски етажа или иБей.
По този начин, чрез интегриране състояние на ъгъла на позиция, да интегрира и грешката - с продължителна употреба може да се получи е абсолютно погрешни стойности. Следователно жироскопичен често се използва във връзка с акселерометър, за да се образува проста изпълнение, алфа-бета филтър или допълнителен филтър.
С акселерометър всичко по-лесно. Измерване на ускорение на трите оси на данните на сензора може да бъде получена чрез трансформиране тях с геометрия, която може да бъде ориентацията на обекта в пространството. В допълнение, акселерометър мерки линейно ускорение, което означава, че ориентацията на обекта може да се изкриви, когато сензорът се движи в линейна посока. Също така, с помощта на акселерометър може да открие движението на даден обект или сблъсък. Така например за откриване на падането на даден обект или тласък на препятствието, за да го получи.
Данните от акселерометъра получават винаги точни достатъчно, това е, нула винаги е нула при никакви влияния (смисъл не зависи нито време, нито от характера на въздействието), но липсата крие във факта, че данните са на шума в диапазон от данни, което означава, до една десета от градуса за точно измерване на ъгъла няма да работи. Но въз основа на експериментални данни, точността на най-близкото цяло стойностите степен държи доста стабилно. Не забравяйте и за влиянието на линейно ускорение.
Ако сензорът е придобит, можете да преминете към разглеждане на вътрешните модули, а именно, основният елемент - MPU6050 чип. Информацията се съхранява в регистрите на чипове, които са повече от 100 (!). И тук се крие огромен капан. производителят не е изморят боя в документацията на цялата информация, а само доведе до най-важното. Всъщност, аз дори не знам колко е там във всички достъпни за четене или писане, или и двете регистри. някои регистри като информация просто не съществуват, с изключение на името му. Е, ние трябва да се експериментално определяне на влиянието на стойностите, отчетени в някои регистри.
В края на статията, можете да изтеглите изходния код за пример за използване на този модул. Вътре ще намерите информация за това как да се чете модул данни от сензори и инициализиране на устройството, или само на оригиналните регистри настройка, за да започнете да работите с устройството GY-521.
Чипът съдържа Digital Motion Processor (DMP), е необходимо да обработва получените от сензорите за жироскоп и акселерометър данни. Всичко това се прави с цел да се подобри точността на данните, както и в обработката на точността на микроконтролер данни могат да бъдат засегнати в резултат на намаляване на тяхната скорост на обработка. Обикновено алгоритми за обработка на движение трябва да работят при достатъчно висока честота, обикновено 200 Hz, съгласно документацията.
Що се отнася до регистрите, тяхната доста голяма сума, необходима информация е в картата на регистър на MPU6050, документа, приложен към статията. В допълнение, на изходния код е приложен към настройките на тези регистри.
схема е било събрано за произведенията на демонстрация модула:
В допълнение, има 6 светодиоди, които светят в зависимост от сензора за позиция за Y-ос акселерометър.
Модулът съдържа сензори вече стабилизатор 3,3 волта, така че може да се свърже към 5 волта и 3.3 волта за. Микроконтролерът се захранва с напрежение от 3.3 волта да направи съвпадение нива I 2 В.
В сглобено устройство на breadboard:
За програмиране бита конфигурация микроконтролер Fyuz (ATmega8):
Област на приложение на тези сензори е широк. Този модул се използва често, за да се стабилизира quadrocopter полет поради споделянето на жироскопа и акселерометъра. В допълнение, модулът може да се използва за координиране на различни устройства - от детектор за движение, системата за ориентиране на различни роботи или контрол на трафика всякакви устройства. Площта на тези сензорни устройства е сравнително ново и интересно да научат и да използват в художествената самодейност.
В заключение бих искал да отбележа, че модулът за данни - евтин и сравнително добро решение ще ги персонализирате и да е устройство, малък размер модул лесно ви позволява да го вградите в повечето схеми, ако е необходимо, да се използва жироскоп и / или акселерометър, голям брой настройки сензор.