GY-521 簡介 6 Axis 感測器模組

GY-521 簡介

GY-521 是一款非常常見且經濟實惠的慣性測量單元 (Inertial Measurement Unit, IMU) 模組。它整合了以下兩個主要的感測器：

• MPU-6050: 這是一款由 InvenSense 公司生產的 6 軸運動追蹤裝置。它結合了：
  • 三軸陀螺儀 (Gyroscope): 用於測量角速度，也就是物體繞 X、Y 和 Z 軸旋轉的速度 (單位通常是度/秒，deg/s)。
  • 三軸加速度計 (Accelerometer): 用於測量物體的加速度，也就是物體速度變化的速率 (單位通常是 m/s² 或 g，其中 1g ≈ 9.8 m/s²)。

GY-521 的主要特點和規格

• 數位輸出: 透過 I2C 介面提供數位輸出，這使得它很容易與微控制器 (例如 Arduino、ESP32) 連接。
• 小巧輕便: 模組體積小，重量輕，方便整合到各種專案中。
• 低功耗: 相對較低的功耗，適合電池供電的應用。
• 電源電壓: 通常支援 3V 至 5V 的電源電壓。
• 可選的加速度計量程: ±2g, ±4g, ±8g, ±16g
• 可選的陀螺儀量程: ±250, ±500, ±1000, ±2000 °/s
• 16 位元數據輸出: 提供高解析度的感測器數據。

GY-521 的應用

GY-521 由於其成本效益和豐富的功能，被廣泛應用於各種領域：

• 無人機 (Drones): 用於姿態控制和穩定。
• 機器人 (Robotics): 用於平衡、導航和運動追蹤。
• 虛擬實境 (VR) 和擴增實境 (AR): 用於頭部追蹤和動作感測。
• 穿戴式裝置 (Wearables): 用於健身追蹤和活動監測。
• 自平衡車 (Self-balancing vehicles): 例如平衡車。
• 物聯網 (IoT) 專案: 需要感測運動和方向的應用。

如何使用 GY-521

1. 硬體連接:
   • 將 GY-521 的 VCC 連接到微控制器的 3V 或 5V 電源。
   • 將 GND 連接到微控制器的接地。
   • 將 SCL 連接到微控制器的 I2C 時脈引腳 (通常是 A5 或 SCL)。
   • 將 SDA 連接到微控制器的 I2C 數據引腳 (通常是 A4 或 SDA)。
   • 如果需要，可以使用 AD0 引腳來更改 I2C 位址，以便在同一條 I2C 匯流排上連接多個 GY-521 模組。
2. 軟體程式:
   • 使用微控制器的 I2C 函式庫來與 GY-521 通訊。
   • 通常需要使用特定的函式庫 (例如 Arduino 的 "Wire.h" 和 MPU6050 的函式庫) 來簡化數據的讀取和處理。
   • 程式碼需要初始化 MPU-6050，讀取加速度計和陀螺儀的原始數據，並可能需要進行校準和數據處理 (例如，將原始數據轉換為有意義的單位)。

程式碼中的應用

您提供的 Python 程式碼 (imu_guitoolx2.py) 看起來是用於分析和視覺化 IMU 數據，但它本身並沒有直接與 GY-521 硬體互動。程式碼的功能是：

1. 載入 CSV 檔案: 假設您已經從 GY-521 (或其他 IMU) 記錄了數據，並將其儲存為 CSV 檔案。
2. 顯示時域圖: 將 CSV 檔案中的 IMU 數據 (加速度計和陀螺儀讀數) 以圖形的方式顯示出來，讓您可以觀察數據隨時間的變化。
3. 即時播放和預測: 程式碼還包含一個簡易的 LSTM 模型，可以用於即時預測 IMU 數據的類別 (例如，不同的動作)。

總結

GY-521 是一個功能強大且用途廣泛的 IMU 模組，非常適合各種需要感測運動和方向的專案。您提供的程式碼可以作為一個工具，來分析和視覺化從 GY-521 或其他 IMU 模組收集到的數據。

使用晶片：MPU-6050

供電電源：3-5v（內部低壓差穩壓）

通信方式：標準IIC通信協議

晶片內置16bit AD轉換器,16位數據輸出

陀螺儀範圍：±250 500 1000 2000 °/s

加速度範圍：±2±4±8±16g

採用沉金PCB,機器焊接工藝保證質量

引腳間距2.54mm

MPU-6000為全球首例整合性6軸運動處理組件，相較於多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的包裝空間。 

MPU-6000整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，並含可藉由第二個I2C端口連接其他廠牌之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數位運動處理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要I2C端口以單一數據流的形式，向應用端輸出完整的9軸融合演算技術

InvenSense的運動處理資料庫，可處理運動感測的複雜數據，降低了運動處理運算對操作系統的負荷，並為應用開發提供架構化的API。

MPU-6000的角速度全格感測範圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec (dps)，可準確追緃快速與慢速動作，並且，用戶可程式控制的加速器全格感測範圍為±2g、±4g±8g與±16g。

產品傳輸可透過最高至400kHz的I2C或最高達20MHz的SPI。

MPU-6000可在不同電壓下工作，

VDD供電電壓介為2.5V±5%、

3.0V±5%或3.3V±5%，

邏輯接口VVDIO供電為1.8V± 5%。 

MPU-6000的包裝尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在業界是革命性的尺寸。其他的特徵包含內建的溫度感測器、包含在運作環境中僅有±1%變動的振盪器。

特色:

以數位輸出6軸或9軸的旋轉矩陣、四元數(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數據。

具有131 LSBs/°/sec 敏感度與全格感測範圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec 的3軸角速度感測器(陀螺儀)。

可程式控制，且程式控制範圍為±2g、±4g、±8g和±16g的3軸加速器。

移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設定給予的影響與感測器的飄移。

數字運動處理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可減少複雜的融合演算數據、感測器同步化、姿勢感應等的負荷。

#運動處理數據庫支持Android、Linux與Windows

#內建之運作時間偏差與磁力感測器校正演算技術，免除了客戶須另外進行校正的需求。

#以數位輸出的溫度傳感器

#以數位輸入的同步引腳(Sync pin)支援視頻電子影相穩定技術與GPS

#可程式控制的中斷(interrupt)支援姿勢識別、搖攝、畫面放大縮小、滾動、快速下降中斷、high-G中斷、零動作感應、觸擊感應、搖動感應功能。

#VDD供電電壓為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO為1.8V± 5%

#陀螺儀運作電流：5mA，陀螺儀待命電流：5A；

#加速器運作電流：350A，加速器省電模式電流： 20A@10Hz

#高達400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機接口(serial host interface)

#內建頻率產生器在所有溫度範圍(full temperature range)僅有±1%頻率變化。

#10,000 g 碰撞容忍度 

為可攜式產品量身訂作的最小最薄包裝 (4x4x0.9mm QFN) 符合RoHS及環境標準