TDK InvenSense MPU-6050姿態(tài)傳感器/陀螺儀

型號(hào)和類型

TDK InvenSense MPU-6050是一種廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中的姿態(tài)傳感器和陀螺儀。作為六軸運(yùn)動(dòng)追蹤設(shè)備，它集成了三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)。這種集成解決方案使其在消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

MPU-6050屬于InvenSense的MPU系列傳感器產(chǎn)品，該系列還包括MPU-6000、MPU-6500、MPU-9250等型號(hào)。MPU-6050以其高性能和多功能性成為該系列的代表型號(hào)之一。

廠商名稱：TDK InvenSense

元件分類：姿態(tài)傳感器/陀螺儀

中文描述： MEMS模塊，MotionTracking系列，三軸陀螺儀/加速度計(jì)，±16g，2.375 V至3.46 V，QFN-24

英文描述： Inertial Measurement Units 6-Axis MEMS MotionTracking Device with DMP

數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://www.kmzr.net.cn/data/k03-24334111-MPU-6050.html

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MPU-6050概述

MPU-6050融合了InvenSense's MotionFusion和運(yùn)行時(shí)校準(zhǔn)固件，消除了生產(chǎn)商昂貴復(fù)雜的選擇，資格認(rèn)證，以及在運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)產(chǎn)品中分立器件系統(tǒng)水平集成的工作，并保證為消費(fèi)者提供最佳的傳感器融合算法和校正程序.MPU-6050在同一芯片包含一個(gè)3軸陀螺儀和一個(gè)三軸加速度計(jì)，同板載數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(DMP)一同焊接，可處理復(fù)雜的9軸MotionFusion算法.這一集成的9軸MotionFusion算法可通過一個(gè)輔助主控I2C總線連接外部磁力計(jì)或其它傳感器，使設(shè)備獲取一整套傳感器數(shù)據(jù)，避免來自系統(tǒng)處理器的干擾.

用戶可編程數(shù)字濾波器，用于陀螺儀，加速度計(jì)和溫度傳感器

數(shù)字輸出溫度傳感器

片上數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(DMP)驅(qū)動(dòng)9軸MotionFusion

輔助主控I2C總線用于從外部傳感器讀取數(shù)據(jù)

加速計(jì)和陀螺儀的軸之間的最小交叉軸靈敏度

MEMS機(jī)構(gòu)氣密密封，并粘貼至晶圓級(jí)

耐沖擊10，000g

400kHz快速模式I2C用于同所有寄存器通訊

應(yīng)用

消費(fèi)電子產(chǎn)品，傳感與儀器，自動(dòng)化與過程控制，系統(tǒng)監(jiān)控，機(jī)器人

MPU-6050中文參數(shù)

制造商:TDK

產(chǎn)品種類:姿態(tài)傳感器/陀螺儀

安裝風(fēng)格:SMD/SMT

封裝/箱體:QFN-24

傳感器類型:6-axis

接口類型:I2C

輸出類型:Digital

加速:10000 g

靈敏度:16384 LSB/g

最小工作溫度:-40 C

最大工作溫度:+105 C

電源電壓-最小:2.375 V

電源電壓-最大:3.46 V

商標(biāo):TDK InvenSense

濕度敏感性:Yes

傳感軸:X，Y，Z

MPU-6050引腳圖

工作原理

MPU-6050的核心是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)。該傳感器的工作原理主要涉及以下幾個(gè)方面：

1. 三軸加速度計(jì)：

• 該模塊通過檢測(cè)物體沿三個(gè)正交軸（X、Y、Z軸）的加速度來測(cè)量線性運(yùn)動(dòng)。利用壓電效應(yīng)或電容變化原理，當(dāng)加速度作用于內(nèi)部的敏感元件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過處理后，可以提供物體的加速度數(shù)據(jù)。

2. 三軸陀螺儀：

• 陀螺儀部分檢測(cè)角速度，同樣沿三個(gè)正交軸進(jìn)行測(cè)量。利用科里奧利效應(yīng)，當(dāng)傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生慣性力，導(dǎo)致電容變化或壓電電荷變化。這種變化被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而測(cè)量出旋轉(zhuǎn)角速度。

3. 數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP）：

• MPU-6050內(nèi)部集成了DMP，能夠?qū)υ紓鞲衅鲾?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和融合，提供高精度的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。這使得設(shè)備能夠進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)追蹤和姿態(tài)檢測(cè)，而無需大量外部計(jì)算資源。

特點(diǎn)

MPU-6050具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 高集成度：

• 將三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)集成在一個(gè)芯片中，節(jié)省了空間并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2. 高精度和低噪聲：

• 采用先進(jìn)的MEMS制造技術(shù)，具有高精度、低噪聲的特點(diǎn)，使其適用于高要求的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用。

3. 內(nèi)置DMP：

• 內(nèi)置的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP）能夠?qū)崟r(shí)處理傳感器數(shù)據(jù)，減輕主處理器的負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)效率。

4. 可編程中斷功能：

• 支持多種中斷源和配置選項(xiàng)，方便開發(fā)者根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行定制。

5. 低功耗設(shè)計(jì)：

• 具有多種省電模式，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)整功耗，延長(zhǎng)電池壽命。

6. 易于集成：

• 支持I2C和SPI通信接口，兼容性強(qiáng)，易于集成到各種系統(tǒng)中。

應(yīng)用

MPU-6050因其優(yōu)異的性能和多功能性，在以下領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用：

1. 消費(fèi)電子：

• 智能手機(jī)和平板電腦：用于屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、游戲控制和手勢(shì)識(shí)別等功能。

• 可穿戴設(shè)備：如智能手表和健身追蹤器，用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè)。

2. 無人機(jī)和機(jī)器人：

• 姿態(tài)控制和導(dǎo)航：提供穩(wěn)定的姿態(tài)數(shù)據(jù)，幫助無人機(jī)和機(jī)器人實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)飛行和自主導(dǎo)航。

3. 虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：

• 運(yùn)動(dòng)追蹤：在VR/AR設(shè)備中用于頭部和手部的精確運(yùn)動(dòng)捕捉，提高用戶體驗(yàn)。

4. 工業(yè)自動(dòng)化：

• 設(shè)備監(jiān)控和控制：在工業(yè)設(shè)備中用于振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障檢測(cè)，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性。

5. 醫(yī)療設(shè)備：

• 體感設(shè)備和康復(fù)訓(xùn)練：幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和進(jìn)度。

參數(shù)

MPU-6050的主要技術(shù)參數(shù)如下：

1. 陀螺儀：

• 測(cè)量范圍：±250, ±500, ±1000, ±2000 °/s

• 靈敏度：約131 LSB/°/s（±250 °/s范圍）

• 噪聲密度：約0.005 °/s/√Hz

2. 加速度計(jì)：

• 測(cè)量范圍：±2g, ±4g, ±8g, ±16g

• 靈敏度：約16384 LSB/g（±2g范圍）

• 噪聲密度：約300 μg/√Hz

3. 電源電壓：

• 工作電壓范圍：2.375V - 3.46V

• I/O電壓范圍：1.71V - 3.46V

4. 功耗：

• 陀螺儀：約3.6 mA

• 加速度計(jì)：約500 μA

• 睡眠模式：約5 μA

5. 通信接口：

• 支持I2C和SPI接口

• I2C速率：最高400 kHz

• SPI速率：最高20 MHz

6. 工作溫度：

• -40°C至+85°C

小結(jié)

TDK InvenSense MPU-6050是一款功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的姿態(tài)傳感器和陀螺儀。其高集成度、高精度、低功耗和易于集成的特點(diǎn)，使其在消費(fèi)電子、無人機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無論是在智能設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，還是在工業(yè)設(shè)備中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，MPU-6050都展現(xiàn)出了卓越的性能和可靠性。