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MPU6000

こんばんは

 全日本大会も終わり,ロボット界から脱出し,人並みな大学生活を送ってるかたもいるとは思われますが,私は相変わらずロボット界へ身をおいております.「来年はがんばるぞい」ということで今から来年の機体の設計をしようとする方もちらほら(?)見られるので,その参考になればと,デジタルジャイロのMUP6000について少し書きたいと思います.

一応知らない方向けに.
 ジャイロとは,角速度を知ることができるセンサーです.つまり,ジャイロから得られる値を積分すると角度になります.したがって,静止状態(マウスでいうとスタート位置で静止している状態)から,機体が何度回転したかがわかります.ステッパではスリップなどで角度が理想値からずれると角度を補正するチャンスは壁制御しかないですが,ジャイロがあればいつでも滑っても戻すことができます.
 あと,MPU6000ですが,これは最近マウス界でよく使われるデジタル接続のジャイロです.ジャイロは大別するとアナログ接続のジャイロとデジタル接続のジャイロがあります.何が違うかというと,アナログジャイロは,ジャイロから角速度が電圧として出力され,マイコンのA/D変換でその電圧を測定することにより角速度を測定することができます.デジタルジャイロは,ジャイロからSPIやI2Cなどのデジタル通信で角速度を"値"としてマイコンが取得することにより測定できます.双方にメリットがあり,アナログ接続のジャイロはマイコンのA/D変換ができれば簡単にジャイロを使うことができます.しかし,精度がノイズがマイコンのA/D変換に左右され,良い測定値を得るのは難しいです.(性能の良い,高価なジャイロを使えば別らしいですが)反対に,デジタル接続のジャイロは,ジャイロからデジタル通信で値を測定するので,比較的簡単に精度が良く,ノイズの少ない測定値を得ることができます.しかし,SPIやI2Cの接続設定をする必要があり難易度は高いです.

さて,ではMUP6000の話に戻しましょう.この記事で書くの内容は大したことはありません.MPU6000の特性について少し書くだけです.ジャイロの選定時というよりは,実際に半田付けしたときに正しく接続できたかの目安になるかも(?)


静止状態での生データ
MPU6000の生データの時間変化

静止状態での生データの分布(サンプリング周波数1kHzで1秒間)
MPU6000の生データの分布

静止状態で1秒間値を積分し,これをサンプリング周波数で割った値をリファレンス(0点)とした場合の,角速度の積分値
MPU6000のドリフト特性

自分は今年DCマウスをはじめて作り,いきなりデジタル接続のジャイロを使ってしまったので,アナログジャイロを使ったことありません.なので,この測定結果が良いのか悪いのかは判断がつきませんが,聞いた話によると,ジャイロの積分値が20秒で1度ずれなければいいらしいので良いのでしょうか.また,マイコンのA/D変換のbit数は12bitで,MPU6000はbit数が16で出力されます.MPU6000の生データには約±4の差があるが,これは12bitでは1以下であるので,ジャイロの値のブレも非常に小さいのではないかと思います.

最後に,半田付けについて書きます.MPU6000のピッチ(足の中心と,隣の足の中心の距離)は0.5mmあります.MPU6000より,SPIの接続速度が速いMPU6500はピッチが0.4mmとなります.ジャイロ全体の大きさはMPU6500のほうが1mm小さかったと思います.手半田で,0.4と0.5mmの差は非常に大きく,人類の絶対防衛ラインは0.5mmといわれております.個人的には,ハーフで実装面積がきつい場合や,三軸加速度,三軸ジャイロをとりたいときなどを除けばMPU6000のほうが無難ではないかと思います.

MPU6000_半田付け

画像の中央にある正方形の素子がジャイロです.ジャイロの周りが半付けで汚れてて恥ずかしい...
まあ,周りは汚いですが半田でくっついているのはお分かりいただけると思います.
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tennisyi

Author:tennisyi
現在、東京理科大学miceに所属しており、マウスを制作しています。
目指せハーフマウス脱初心者!

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