Cảm biến GY-521 6DOF IMU MPU6050 được sử dụng để đo 6 thông số: 3 trục Góc quay (Gyro), 3 trục gia tốc hướng (Accelerometer), là loại cảm biến gia tốc phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
MPU-6050 tích hợp 6 trục cảm biến bao gồm:
Con quay hồi chuyển 3 trục (3-axis MEMS gyroscope) Cảm biến gia tốc 3 chiều (3-axis MEMS accelerometer)
Ngoài ra, MPU-6050 còn có 1 đơn vị tăng tốc phần cứng chuyên xử lý tín hiệu (Digital Motion Processor – DSP) do cảm biến thu thập và thực hiện các tính toán cần thiết. Điều này giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính toán của vi điều khiển, cải thiện tốc độ xử lý và cho ra phản hồi nhanh hơn. Đây chính là 1 điểm khác biệt đáng kể của MPU-6050 so với các cảm biến gia tốc và gyro khác.
Hình 3.4: Module cảm biến gia tốc MPU6050
Thông số kỹ thuật
Chip: MPU-6050 (16bit ADC, 16bit data out)
53 Giá trị Acceleration trong khoảng: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g
Giao tiếp: I2C ở mức 3 V
Nguồn sử dụng: 3V - 5V (DC) (trên module MPU-6050 đã có sẵn LDO – Low Dropout Regulator chuyển nguồn 5V -> 3V)
Địa chỉ: 0x68, có thể cấp mức cao vào chân AD0 để chuyển địa chỉ thành 0x69 Để tính góc xoay được chính xác, tư sử dụng motion fusion kết hợp hai thông tin từ cảm biến gia tốc và cảm biến góc xoay
Xét cảm biến gia tốc:
Hình 3.5: Hệ trục tọa độ của 1 vật thể trong không gian
AngleXAcc=arctan( 𝐴𝑐𝑐𝑌 √(𝐴𝑐𝑐𝑋)2+(𝐴𝑐𝑐𝑍)2)(180 𝜋 ) (rad) AngleYAcc=arctan( 𝐴𝑐𝑐𝑋 √(𝐴𝑐𝑐𝑋)2+(𝐴𝑐𝑐𝑍)2)(180 𝜋 ) (rad) Xét cảm biến góc xoay
Ta tích phân vận tốc góc đo được từ cảm biến ra giá trị góc xoay AngleXGyro =AngleXGyro+GyroX*dt
54 Sử dụng bộ lọc bổ sung với hằng số của cảm biến góc xoay là 0.98 và hằng số cảm biến gia tốc là 0.02
Ta có:
Roll= AngleX=0.98* AngleXGyro+0.02* AngleXAcc Pitch= AngleY=0.98* AngleYGyro+0.02* AngleYAcc
Riêng góc xoay theo trục Oz chỉ tính theo góc xoay của cảm biến Gyro Yaw= AngleGyroZ