MPU-6050 کے ساتھ کارکردگی کو بہتر بنانا: سیٹ اپ ، انشانکن ، اور ایپلی کیشنز
2024-04-25 9205

MPU-6050 کیا دنیا کا پہلا مربوط 6 محور موشن پروسیسنگ جزو ہے ، جو 3 محور گیروسکوپ ، 3 محور ایکسلرومیٹر اور ایک توسیع پذیر ڈیجیٹل موشن پروسیسر (ڈی ایم پی) کو مربوط کرتا ہے۔اس کو استعمال کرنے کا مقصد X ، Y ، اور Z محور پر ماپنے والے آبجیکٹ کے مائل زاویہ (جیسے ایک کواڈکوپٹر ، ایک توازن کار) حاصل کرنا ہے ، یعنی پچ زاویہ ، رول زاویہ اور یاو زاویہ۔ہم نے I2C انٹرفیس کے ذریعے MPU-6050 (تین محور ایکسلریشن AD قیمت اور تین محور کونیی رفتار AD ویلیو) کے چھ ڈیٹا کو پڑھا۔کرنسی فیوژن پروسیسنگ کے بعد ، پچ ، رول ، اور یاو زاویوں کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔پیمائش کی اقدار کے لئے ایک دشاتی حوالہ کے طور پر ، سینسر کوآرڈینیٹ سمت کی تعریف ذیل کے اعداد و شمار میں دکھائی گئی ہے ، جو دائیں ہاتھ کے کوآرڈینیٹ سسٹم کے اصول کی پیروی کرتی ہے (یعنی ، دائیں انگوٹھا X- کی مثبت سمت کی طرف اشارہ کرتا ہے۔محور ، انڈیکس فنگر وائی محور کی مثبت سمت کی طرف اشارہ کرتا ہے ، اور درمیانی انگلی زیڈ محور کی مثبت سمت کی طرف اشارہ کرتی ہے۔

اس کی سرشار I2C سینسر بس کے ساتھ ، MPU-6050 بیرونی 3 محور کمپاس سے براہ راست ان پٹ حاصل کرنے کے قابل ہے ، جس میں 9 محور موشن فیوژن ™ آؤٹ پٹ فراہم ہوتا ہے۔یہ مشترکہ جیروسکوپ اور ایکسلریٹر ٹائم لائن کے مابین تضاد کے مسئلے کو ختم کرتا ہے اور کثیر اجزاء کے حل کے مقابلے میں پیکیجنگ کی جگہ کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔جب تھری محور مقناطیسیومیٹر سے منسلک ہوتا ہے تو ، MPU-60X0 اپنے مرکزی I2C یا SPI پورٹ کو مکمل 9 محور موشن فیوژن آؤٹ پٹ فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے (نوٹ کریں کہ SPI پورٹ صرف MPU-6000 پر دستیاب ہے)۔

- - سے. AIS328DQTR

- - سے. ICM-20689

- - سے. MPU-3300

- - سے. MPU-6000

- - سے. MPU-6500

MPU-6050 کا صنعت کار TDK ہے۔ٹی ڈی کے کے دو بانیوں کے بعد ، ڈاکٹر یوگورو کٹو اور ٹیکی ٹیکی نے ، ٹوکیو میں فیریٹ ایجاد کی ، انہوں نے ٹوکیو ڈینکیکاگاکو کوگیو کے کے کی بنیاد رکھی۔1935 میں۔ ایک عالمی الیکٹرانکس انڈسٹری برانڈ کی حیثیت سے ، ٹی ڈی کے نے ہمیشہ الیکٹرانک خام مال اور الیکٹرانک اجزاء کے شعبوں میں ایک غالب پوزیشن برقرار رکھی ہے۔ٹی ڈی کے کے جامع اور جدت طرازی سے چلنے والی مصنوعات کے پورٹ فولیو میں غیر فعال اجزاء جیسے سیرامک ​​کیپسیٹرز ، ایلومینیم الیکٹرویلیٹک کیپسیٹرز ، فلمی کیپسیٹرز ، مقناطیسی مصنوعات ، اعلی تعدد اجزاء ، پیزو الیکٹرک اور پروٹیکشن ڈیوائسز کے ساتھ ساتھ سنسروں اور سینسر سسٹم (جیسے درجہ حرارت اور دباؤ ، کا احاطہ کیا گیا ہے۔مقناطیسی اور ایم ای ایم ایس سینسر) ، وغیرہ کے علاوہ ، ٹی ڈی کے بھی بجلی کی فراہمی اور توانائی کے آلات ، مقناطیسی سر اور دیگر مصنوعات مہیا کرتا ہے۔اس کے پروڈکٹ برانڈز میں ٹی ڈی کے ، ای پی سی او ایس ، انوینسینس ، مائکروناس ، ٹرونکس اور ٹی ڈی کے لیمبڈا شامل ہیں۔

ان میں ، ایس سی ایل اور ایس ڈی اے ایم سی یو سے منسلک IIC انٹرفیس ہیں ، اور ایم سی یو اس IIC انٹرفیس کے ذریعے MPU-6050 کو کنٹرول کرتا ہے۔یہاں ایک IIC انٹرفیس بھی ہے ، یعنی AUX_CL اور AUX_DA۔اس انٹرفیس کا استعمال بیرونی غلام آلات ، جیسے مقناطیسی سینسر کو مربوط کرنے کے لئے کیا جاسکتا ہے ، تاکہ نو محور سینسر تشکیل دیا جاسکے۔vlogic IO پورٹ وولٹیج ہے۔یہ پن کم سے کم 1.8V کی حمایت کرسکتا ہے۔ہم عام طور پر اسے براہ راست VDD سے مربوط کرتے ہیں۔AD0 غلام IIC انٹرفیس (MCU سے منسلک) کا ایڈریس کنٹرول پن ہے۔یہ پن IIC ایڈریس کے سب سے کم بٹ کو کنٹرول کرتا ہے۔اگر یہ GND سے منسلک ہے تو ، MPU-6050 کا IIC ایڈریس 0x68 ہے۔اگر یہ VDD سے منسلک ہے تو ، یہ 0x69 ہے۔براہ کرم نوٹ کریں کہ یہاں کے پتے میں ڈیٹا ٹرانسمیشن کا سب سے کم سا تھوڑا سا شامل نہیں ہے (سب سے کم بٹ پڑھنے اور لکھنے کی کارروائیوں کی نمائندگی کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے)۔MWBalancedstC15 پر ، AD0 GND سے منسلک ہے ، لہذا MPU-6050 کا IIC ایڈریس 0x68 ہے (سب سے کم بٹ کو چھوڑ کر)۔

MPU-6050 STC15 کے ساتھ بات چیت کرنے کے لئے IIC کا استعمال کرتا ہے ، لہذا ہمیں پہلے MPU-6050 سے منسلک SDA اور SCL ڈیٹا لائنوں کو شروع کرنے کی ضرورت ہے۔

یہ قدم MPU-6050 کے اندر موجود تمام رجسٹروں کو اپنی ڈیفالٹ اقدار میں بحال کرتا ہے ، جو پاور مینجمنٹ رجسٹر 1 (0x6B) کے 1 سے BIT7 لکھ کر حاصل کیا جاتا ہے۔ری سیٹ کے بعد ، پاور مینجمنٹ رجسٹر 1 کو ڈیفالٹ ویلیو (0x40) میں بحال کیا جائے گا ، اور اس رجسٹر کو بعد میں MPU-6050 کو بیدار کرنے اور اسے عام کام کرنے والی حالت میں ڈالنے کے لئے 0x00 پر سیٹ کرنا ہوگا۔

اس مرحلے میں ، ہم نے جیروسکوپ کنفیگریشن رجسٹر (0x1b) اور ایکسلریشن سینسر کنفیگریشن رجسٹر (0x1c) کے ذریعے بالترتیب دونوں سینسروں کی مکمل پیمانے پر رینج (FSR) مرتب کی۔عام طور پر ، ہم گائروسکوپ کی مکمل پیمانے پر رینج کو ± 2000dps اور ایکسلرومیٹر کی مکمل پیمانے پر رینج کو ± 2G پر سیٹ کرتے ہیں۔

یہاں ، ہمیں مندرجہ ذیل پیرامیٹرز کو بھی تشکیل دینے کی ضرورت ہے: رکاوٹیں بند کردیں ، AUX I2C انٹرفیس کو غیر فعال کریں ، FIFO کو غیر فعال کریں ، گائروسکوپ کے نمونے لینے کی شرح مرتب کریں ، اور ڈیجیٹل لو پاس فلٹر (DLPF) کو تشکیل دیں۔چونکہ ہم اس باب میں ڈیٹا کو پڑھنے کے لئے رکاوٹوں کا استعمال نہیں کرتے ہیں ، لہذا مداخلت کی تقریب کو آف کرنے کی ضرورت ہے۔ایک ہی وقت میں ، چونکہ ہم دوسرے بیرونی سینسروں کو مربوط کرنے کے لئے AUX I2C انٹرفیس استعمال نہیں کررہے ہیں ، لہذا ہمیں بھی اس انٹرفیس کو بند کرنے کی ضرورت ہے۔ان افعال کو مداخلت کو قابل رجسٹر (0x38) اور صارف کنٹرول رجسٹر (0x6A) کے ذریعے کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔MPU-6050 سینسر کے اعداد و شمار کو ذخیرہ کرنے کے لئے FIFO کا استعمال کرسکتا ہے ، لیکن ہم نے اس باب میں اسے استعمال نہیں کیا ہے ، لہذا تمام FIFO چینلز کو بند کرنے کی ضرورت ہے۔اس کو ایف آئی ایف او قابل رجسٹر (0x23) کے ذریعے کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔پہلے سے طے شدہ طور پر ، اس رجسٹر کی قیمت 0 ہے (یعنی ، FIFO غیر فعال ہے) ، لہذا ہم پہلے سے طے شدہ قیمت کو براہ راست استعمال کرسکتے ہیں۔گائروسکوپ کے نمونے لینے کی شرح نمونے لینے کی شرح ڈیوائڈر رجسٹر (0x19) کے ذریعہ کنٹرول کی جاتی ہے۔عام طور پر ، ہم اس نمونے لینے کی شرح کو 50 پر سیٹ کرتے ہیں۔ ڈیجیٹل لو پاس فلٹر (DLPF) کی تشکیل کنفیگریشن رجسٹر (0x1a) کے ذریعے مکمل ہوتی ہے۔عام طور پر ، ہم ڈیٹا کی درستگی اور ردعمل کی رفتار کو متوازن کرنے کے لئے ڈی ایل پی ایف کو آدھے بینڈوڈتھ پر سیٹ کریں گے۔

سسٹم کلاک ماخذ کی ترتیب پاور مینجمنٹ رجسٹر 1 (0x6B) پر منحصر ہے ، جہاں اس رجسٹر کے سب سے کم تین بٹس گھڑی کے ماخذ کے انتخاب کا تعین کرتے ہیں۔پہلے سے طے شدہ طور پر ، یہ تینوں بٹس 0 پر سیٹ کیے گئے ہیں ، جس کا مطلب ہے کہ سسٹم داخلی 8MHz آر سی آسکیلیٹر کو گھڑی کے ماخذ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔تاہم ، گھڑی کی درستگی کو بہتر بنانے کے ل we ، ہم اکثر اسے 1 پر سیٹ کرتے ہیں اور گھڑی کے ماخذ کے طور پر ایکس محور گیروسکوپ پی ایل ایل کو منتخب کرتے ہیں۔اس کے علاوہ ، کونیی کی رفتار سینسر اور ایکسلریشن سینسر کو چالو کرنا بھی ابتداء کے عمل میں ایک اہم قدم ہے۔دونوں کاروائیاں پاور مینجمنٹ رجسٹر 2 (0x6C) کے ذریعے نافذ کی جاتی ہیں۔متعلقہ سینسر کو چالو کرنے کے لئے صرف اسی بٹ کو 0 پر سیٹ کریں۔مذکورہ بالا اقدامات کو مکمل کرنے کے بعد ، MPU-6050 عام کام کی حیثیت میں داخل ہوسکتا ہے۔وہ رجسٹر جو خاص طور پر سیٹ نہیں ہیں وہ نظام کے ذریعہ پہلے سے طے شدہ اقدار کی پیش کش کو اپنائیں گے۔

سینسر اندر ایک گائرو سے لیس ہے ، جو جیروسکوپک اثر کی وجہ سے ہمیشہ ابتدائی سمت کے متوازی رہے گا۔لہذا ، ہم ابتدائی سمت سے گائرو کے انحراف کا پتہ لگانے کے ذریعہ گردش کی سمت اور زاویہ کا حساب لگاسکتے ہیں۔

ایکسلرومیٹر سینسر ایک ایسا آلہ ہے جو ایکسلریشن کی پیمائش کرسکتا ہے اور یہ پیزو الیکٹرک اثر کے اصول کی بنیاد پر کام کرتا ہے۔ایکسلریشن کے دوران ، سینسر بڑے پیمانے پر بلاک پر لاگو ہونے والی inertial قوت کی پیمائش کرتا ہے اور پھر نیوٹن کے دوسرے قانون کا استعمال کرتے ہوئے ایکسلریشن ویلیو کا حساب لگاتا ہے۔

ڈی ایم پی ایم پی یو 6050 چپ میں ایک ڈیٹا پروسیسنگ ماڈیول ہے جس میں گائروسکوپ اور ایکسلرومیٹر سینسر سے ڈیٹا حاصل کرنے اور آؤٹ پٹ کوآٹرنشن پر کارروائی کرنے کے لئے بلٹ میں کلمان فلٹرنگ الگورتھم ہے۔یہ خصوصیت پردیی مائکرو پروسیسر کے کام کے بوجھ کو بہت کم کرتی ہے اور تکلیف دہ فلٹرنگ اور ڈیٹا فیوژن کے عمل سے گریز کرتی ہے۔

نوٹ:

کواتری: کوآٹرونشن آسان سپر کامپلیکس نمبر ہیں۔پیچیدہ تعداد اصلی تعداد کے علاوہ خیالی یونٹ I پر مشتمل ہے ، جہاں i^2 = -1۔

- کھلونے

- ہینڈسیٹ اور پورٹیبل گیمنگ

- موشن پر مبنی گیم کنٹرولرز

- بلورفری ™ ٹکنالوجی (ویڈیو/اسٹیل امیج اسٹیبلائزیشن کے لئے)

- ایرسائن ™ ٹکنالوجی (سیکیورٹی/توثیق کے لئے)

- انسٹنٹ گیسچر ™ Ig ™ اشارے کی شناخت

- صحت ، فٹنس اور کھیلوں کے لئے پہننے کے قابل سینسر

- موشن سے چلنے والا کھیل اور ایپلی کیشن فریم ورک

- موشن کمانڈ ™ ٹکنالوجی (اشارے شارٹ کٹ کے لئے)

- مقام پر مبنی خدمات ، دلچسپی کے مقامات ، اور مردہ حساب کتاب

- انٹرنیٹ سے منسلک ڈی ٹی وی کے لئے 3D ریموٹ کنٹرول اور ٹاپ بکس ، 3D چوہوں کو سیٹ کریں

- ٹچ آنت کہیں ™ ٹکنالوجی ("کوئی ٹچ نہیں" UI ایپلی کیشن کنٹرول/نیویگیشن کے لئے)

ہم MPU-6050 کے شور کو کم کرنے کے لئے درج ذیل طریقے اختیار کرسکتے ہیں۔

MPU-6050 کے ایکسلرومیٹر اور جیروسکوپ کو کیلیبریٹ کرنا خود ہی سینسروں کے تعصب اور غلطی کو ختم کرسکتا ہے ، اس طرح شور کے اثر کو کم کیا جاسکتا ہے۔انشانکن عمل عام طور پر دو مراحل پر مشتمل ہوتا ہے: جامد انشانکن اور تحریک انشانکن۔

MPU-6050 کی پاور لائن میں فلٹر کیپسیٹرز کو شامل کرنا سینسر پر بجلی کی فراہمی کے شور کے اثرات کو کم کرسکتا ہے۔دریں اثنا ، پی سی بی لے آؤٹ کے دوران ، ہمیں MPU-6050 کو مداخلت کے ممکنہ ذرائع سے دور رکھنے کی کوشش کرنی چاہئے ، جیسے اعلی تعدد سگنل لائنز اور اعلی طاقت والے اجزاء۔

MPU-6050 سے خام ڈیٹا اکٹھا کرنے کے بعد ، ہم شور کی حوصلہ افزائی مداخلت کو ختم کرنے کے لئے ابتدائی ڈیٹا کو پری عمل کرنے کے لئے ایک سافٹ ویئر فلٹرنگ لنک شامل کرسکتے ہیں۔عام طور پر استعمال ہونے والے سافٹ ویئر فلٹرنگ کے طریقوں میں فلٹرنگ ، میڈین فلٹرنگ ، کالمان فلٹرنگ اور اسی طرح شامل ہیں۔

MPU-6050 میں اندرونی مربوط ڈیجیٹل لو پاس فلٹر ہے ، جو اس کی کٹ آف فریکوئنسی کو طے کرکے اعلی تعدد کے شور کو کم کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔خاص طور پر ، ہم A/D نمونے لینے کی وجہ سے اعلی تعدد شور کو ختم کرنے کے لئے MPU-6050 کے کنفگ رجسٹر میں ترمیم کرکے ڈیجیٹل فلٹر کی کٹ آف فریکوئنسی مرتب کرسکتے ہیں۔

MPU-6050 ایک چھ محور ایکسلرومیٹر اور گائروسکوپ سینسر ہے جو اشیاء کی حرکت اور رویہ کی پیمائش کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔MPU-6050 پر مبنی موشن ٹریجیکٹری حساب کتاب مندرجہ ذیل مراحل سے محسوس کیا جاسکتا ہے:

پہلا قدم سینسر ڈیٹا کو پڑھنا ہے۔ہمیں مناسب ڈرائیوروں اور لائبریری کے افعال کا استعمال کرتے ہوئے MPU-6050 سینسر سے ایکسلرومیٹر اور جیروسکوپ ڈیٹا کو پڑھنے کی ضرورت ہے۔یہ اعداد و شمار عام طور پر ڈیجیٹل فارمیٹ میں آؤٹ پٹ ہوتے ہیں ، لہذا جسمانی اکائیوں میں ان کو اصل پیمائش میں تبدیل کرنے کے لئے کچھ تبادلوں اور انشانکن کے کام کی ضرورت ہوتی ہے۔

دوسرا مرحلہ ایکسلریشن کا حساب لگانا ہے۔سب سے پہلے ، ہمیں ہر محور میں آبجیکٹ کی سرعت حاصل کرنے کے لئے ایکسلرومیٹر سے ڈیٹا پر کارروائی کرنے کی ضرورت ہے۔اس کے بعد ، ہر محور میں آبجیکٹ کی رفتار اور نقل مکانی کا حساب لگانے کے ل we ، ہمیں ایکسلریشن ڈیٹا کو مربوط کرنے کی ضرورت ہے۔عددی انضمام کی تکنیک ، جیسے یولر کا طریقہ یا لنجر کوٹہ طریقہ ، اس عمل میں اکثر نقل مکانی کے حساب کتاب کی درستگی کو یقینی بنانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

تیسرا مرحلہ کونیی کی رفتار کا حساب لگانا ہے۔جیروسکوپ ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے ، ہر محور میں آبجیکٹ کی کونیی رفتار کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔ایک بار پھر ، اصل جسمانی اکائیوں میں کونیی کی رفتار حاصل کرنے کے ل this اس اعداد و شمار کو کیلیبریٹ اور تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔

چوتھا مرحلہ گردش کا حساب لگانا ہے۔کونیی رفتار کے اعداد و شمار کو مربوط کرکے ، ہر محور میں آبجیکٹ کی گردش کے زاویہ کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔یہ عددی انضمام کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاسکتا ہے جیسے زاویہ کا حساب لگانے کے لئے یولر کا طریقہ یا لونج کوٹا طریقہ۔

پانچواں مرحلہ ڈیٹا کو ضم کرنا ہے۔ہم آبجیکٹ کے مکمل روی attitude ہ اور پوزیشن کی معلومات حاصل کرنے کے لئے ایکسلرومیٹر اور گائروسکوپز سے ڈیٹا کو یکجا کرتے ہیں۔یہ الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاسکتا ہے جیسے کواتری پر مبنی رویہ سولور یا یولر زاویہ سولور۔

چھٹا قدم نتائج کو تصور کرنا ہے۔ہم کمپیوٹڈ آبجیکٹ موشن ٹریک کو 3D کوآرڈینیٹ سسٹم میں پوائنٹس کے ایک سیٹ میں تبدیل کرتے ہیں اور شے کی حرکت کی رفتار اور رویہ کی تبدیلیوں کے بارے میں زیادہ بدیہی تفہیم کے ل appropriate مناسب بصری ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے اسے ڈسپلے کرتے ہیں۔

حاصل شدہ نتائج میں لفٹ شافٹ کی مناسب طول و عرض اور لفٹ انڈسٹری کے اعلی معیار کی یقین دہانی کراتے ہوئے ، 1 than سے کم اور قابل اعتماد کی کافی درستگی ظاہر ہوئی۔

داخلی MPU6050 رجسٹروں کو پڑھنے کے ل the ، ماسٹر ایک شروعاتی حالت بھیجتا ہے ، اس کے بعد I2C غلام ایڈریس اور ایک تحریری بٹ ہوتا ہے ، اور پھر رجسٹر ایڈریس جو پڑھنے والا ہے۔

پہننے کے قابل صحت سے باخبر رہنے میں ، فٹنس ٹریکنگ آلات۔ڈرونز اور کواڈکوپٹرز میں ، MPU6050 پوزیشن پر قابو پانے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔روبوٹک بازو کو کنٹرول کرنے میں استعمال کیا جاتا ہے۔ہاتھ کے اشارے پر قابو پانے والے آلات۔

MPU6050 IMU سینسر بلاک MPU-6050 سینسر سے ڈیٹا پڑھتا ہے جو ہارڈ ویئر سے منسلک ہے۔بلاک سینسر کے محور کے ساتھ ساتھ ایکسلریشن ، کونیی کی شرح ، اور درجہ حرارت کو آؤٹ کرتا ہے۔

یہ MPU6050 کا جہاز پروسیسر ہے جو ایکسلرومیٹر اور گائروسکوپ سے آنے والے ڈیٹا کو یکجا کرتا ہے۔ڈی ایم پی MPU6050 کو استعمال کرنے کی کلید ہے اور بعد میں اس کی تفصیل سے بیان کی گئی ہے۔جیسا کہ تمام مائکرو پروسیسرز کی طرح ڈی ایم پی کو چلانے کے لئے فرم ویئر کی ضرورت ہے۔