代码收藏家 【STM32硬件】陀螺仪
大家好哇！我是湫湫，
本次文章主要想记录一下的陀螺仪的相关知识。
非常感谢大家的阅读，如果有不对的地方欢迎指正。
目录
一、序言
二、机械陀螺仪实际应用：
（1）空间刚性：
（2）确定系统速度：
三、科里奥利效应震动陀螺仪
科里奥利加速度：
四、光学陀螺仪：
五、MPU6050
相关参数：
引脚：
六、JY61P
加速度计参数
陀螺仪参数
俯仰、横滚角参数
航向角参数
参考链接:
一、序言
陀螺仪主要应用于手机，航空，视频游戏机和机器人。此外，我们的身体也有一个内置的陀螺仪，即前庭系统，它给我们提供有关方向和保持平衡信息。主要有机械陀螺仪，振动陀螺仪，光学陀螺仪三部分。
陀螺仪根据其组成，可以实现两个功能，提供关于系统相对于参考轴的方向变化的信息，或者提供关于系统旋转时方向变化速率的信息，即角速度。
根据牛顿第一定律：
如果作用在物体上的合外力为零时，其加速度也将为零，因此它将具有恒定的速度。
旋转系统的类比定律：
如果是施加在物体上的外部扭矩为零，则它将具有恒定的角速度。
牛顿第二定律：
作用于物体上的力等于其质量乘以加速度。
F=ma
作用于系统的合力的扭矩等于其角动量的变化率。
二、机械陀螺仪实际应用：
（1）空间刚性：
是利用旋转物体的空间刚性，如果以一定的角速度旋转一个圆盘，并且在圆盘上没有其他力的作用，它的角动量将保持不变，将继续绕着同一轴旋转，保持方向不变。
局限性：轴的摩擦力都会逐渐减小圆盘的角动量，通过悬挂传递的扭矩力无论多小，都会改变原来的方向。
（2）确定系统速度：
应用了进动的物理现象，进动是一种圆周运动，当一个旋转的物体受到使其改变方向的力的影响时，就会出现进动现象。
三、科里奥利效应震动陀螺仪
应用广泛，可以低成本制造非常小巧的尺寸，因此可以继承各种电子设备中。
科里奥利加速度：
一个粒子以恒定的角速度，绕一点旋转，粒子轨迹形成一个半径为R1,切向速度为V1，如下图所示。
该粒子径向移动一段距离，定义轨迹圆的的大小会增加，切向速度增加，才能以相同的角速度旋转。切向速度增加，会有一个加速度，即弯曲加速度。
局限性：加速度大的情况下，精确度会受到损害。
四、光学陀螺仪：
光学陀螺仪可以检测角速度，完全独立于系统的线性加速度。
假设有一个由光纤组成的环，产生两束光，在环内以相反的方向传播，在静态的情况下，两束光以相同的速度绕环周长传播，但是，系统在旋转就不成立，因为光束发射的方向与系统旋转方向相同，在到达终点前必须走更长的距离，应为终点会远离光束，然而与系统相反的的光速传播更短的距离，终点会越来越接近光束。
五、MPU6050
MPU6050属于三轴陀螺仪。MPU6050是一款集成三轴陀螺仪和三轴加速度计的六轴传感器，常用于无人机、机器人等设备的姿态测量与运动追踪。它具备高性能、低功耗的特点，支持I2C和SPI通信协议，并可应用卡尔曼滤波算法来提高数据的准确性和稳定性，其实物图如下所示：
相关参数：
1101000 (AD0=0) 0x68<<1 或 0xD0
1101001 (AD0=1)
陀螺仪测量旋转速度（rad/s）,沿X,Y和Z轴（滚动，俯仰，偏航）角度位置随时间的变化而变化。这使我们能够确定对象的方向。
加速度计–测量加速度（物体速度的变化率）
可以感受重力（单位9.8米每秒平方）等静态力或运动等动态力。
理想情况下，在静态物体中，Z轴上的加速度=重力X轴和Y轴上的加速度等于0。
使用加速度计的值可以使用三角法计算滚动角和俯仰角，但是无法计算偏航角。
引脚：
| VCC | 供电引脚，接3V-5V电源，一般使用5V |
| GND | 接地引脚，连接到电源的地 |
| SCL | I2C时钟引线，用于与主控器件进行时钟同步 |
| SDA | I2C数据引线，用于与主控器件进行数据通信 |
| XDA | 可用于将其他I2C模块与MPU6050连接 |
| XCL | 可用于将其他 I2C模块与MPU6050连接 |
| AD0 | I2C地址选择引脚，可通过将其连接到VCC或GND，来选择MPU6050的I2C地址 |
| INT | 中断引脚，可用于连接到微控制器的中断引脚，用于传输中断信号 |
六、JY61P
维特智能六轴加速度电子陀螺仪传感器姿态角度JY61P,是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，提供高精度、高动态、实时补偿的三轴姿态角度。
通过集成各种高性能传感器和运用自主研发的姿态动力学核心算法引擎，结合高动态卡尔曼滤波融合算法，为客户提供高精度、高动态、实时补偿的三轴姿态角度，通过对各类数据的灵活选择配置，满足不同的应用场景。其实物图如下所示：
加速度计参数
陀螺仪参数
俯仰、横滚角参数
航向角参数
注：在有些震动环境下，会有累计误差，具体误差不可估计，具体根据实际测试为准
参考链接：
陀螺仪工作原理
江科大MPU6050视频
STM32—MPU6050-CSDN博客
六轴姿态角度传感器模组
作者：hj_湫湫呀
