MSU204B MEMS Αδρανειακή μονάδα μέτρησης

 

 

 

Καταστολή κραδασμών και έλεγχος στάσης βιομηχανικού εξοπλισμού

Συστήματα αυτόματου ελέγχου

Έλεγχος κίνησης ρομπότ

Σταθεροποίηση και έλεγχος Gimbal

Όργανα και μετρητές ακριβείας

 

 

Το MSU204B MEMS είναι μια συμπαγής-μονάδα αδράνειας μέτρησης 9-αξόνων υψηλής ακρίβειας (IMU), κατάλληλη για πλοήγηση υψηλής ακρίβειας, έλεγχο κίνησης και δυναμική μέτρηση κινούμενων φορέων. Η μονάδα αδρανειακής μέτρησης της σειράς MSU204B ενσωματώνει το γυροσκόπιο MEMS, το επιταχυνσιόμετρο MEMS και το μαγνητόμετρο MEMS μέσα σε ένα ενιαίο περίβλημα. Το ενσωματωμένο-γυροσκόπιο, το επιταχυνσιόμετρο και το μαγνητόμετρο υιοθετούν-την τελευταία λέξη της τεχνολογίας αδρανειακής κατασκευής MEMS, με υψηλή αξιοπιστία και στιβαρή μηχανική δομή. Μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια δεδομένα γωνιακού ρυθμού, γραμμικής επιτάχυνσης και μαγνητικού πεδίου κινούμενων φορέων υπό σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.

 

 

Η εταιρεία είναι μια-επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας με δυνατότητες πλήρους κλειστού-βρόχου από περιέλιξη ινών έως FOG, προϊόντα αδράνειας οπτικών ινών/MEMS, κυκλώματα IMU, λογισμικό και εξοπλισμό δοκιμών. Ο έλεγχος διαδικασίας από-στο-τελικό{4} βελτιώνει την ποιότητα και μειώνει το κόστος. Λειτουργώντας σύμφωνα με το ISO9001, εξασφαλίζει αξιοπιστία και συνέπεια. Η μονάδα αδρανειακής μέτρησης MSU204B υιοθετεί ένα περίβλημα από κράμα αλουμινίου, το οποίο είναι ελαφρύ με υψηλή δομική αντοχή και εξαιρετική απόδοση κατά των κραδασμών και{10}}.

 

 

Εισαγωγή Προϊόντος

Το MSU204B MEMS είναι μια συμπαγής-μονάδα αδράνειας μέτρησης 9-αξόνων υψηλής ακρίβειας (IMU), κατάλληλη για πλοήγηση υψηλής ακρίβειας, έλεγχο κίνησης και δυναμική μέτρηση κινούμενων φορέων. Η μονάδα αδρανειακής μέτρησης της σειράς MSU204B ενσωματώνει το γυροσκόπιο MEMS, το επιταχυνσιόμετρο MEMS και το μαγνητόμετρο MEMS μέσα σε ένα ενιαίο περίβλημα. Το ενσωματωμένο-γυροσκόπιο, το επιταχυνσιόμετρο και το μαγνητόμετρο υιοθετούν-την τελευταία λέξη της τεχνολογίας αδρανειακής κατασκευής MEMS, με υψηλή αξιοπιστία και στιβαρή μηχανική δομή. Μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια δεδομένα γωνιακού ρυθμού, γραμμικής επιτάχυνσης και μαγνητικού πεδίου κινούμενων φορέων υπό σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.

 

Βασικά Χαρακτηριστικά

• Ψηφιακό γυροσκόπιο 3 αξόνων, εύρος μέτρησης ±450 μοίρες/s
• Ψηφιακό επιταχυνσιόμετρο 3 αξόνων, εύρος μέτρησης ±40 g
• Πλήρης-βαθμονόμηση θερμοκρασίας και αντιστάθμιση που καλύπτει -40 μοίρες ~ +80 μοίρες (για γυροσκόπια και επιταχυνσιόμετρα)
• Συμβατό με σειριακή επικοινωνία SPI
• Ενσωματωμένος- αισθητήρας θερμοκρασίας
• Συμπαγές μέγεθος και ελαφρύς σχεδιασμός
• Καρφιτσώστε-σε-καρφίτσωμα συμβατό με το ADIS16495

 

Πεδία Εφαρμογής

• Καταστολή κραδασμών και έλεγχος στάσης βιομηχανικού εξοπλισμού
• Συστήματα αυτόματου ελέγχου
• Έλεγχος κίνησης ρομπότ
• Σταθεροποίηση και έλεγχος Gimbal
• Όργανα και μετρητές ακριβείας

 

 

Πίνακας 1 Παράμετροι απόδοσης της μονάδας αδρανειακής μέτρησης MSU204B

Ομάδα παραμέτρων		Συνθήκη δοκιμής	Ελάχ.	Τυπικός	Μέγ.	Μονάδα.
Γυροσκόπιο	Εύρος μέτρησης			±350	±500	βαθμός / s
	Πλήρης-προκατάληψη θερμοκρασίας	1 σίγμα		±20	60	βαθμός / ώρα
	Σταθερότητα μεροληψίας	Εξομάλυνση 10 δευτερολέπτων		3	5	βαθμός / ώρα
	Αστάθεια μεροληψίας	Διακύμανση Allan		0.3	0.5	βαθμός / ώρα
	Επαναληψιμότητα μεροληψίας			1	5	βαθμός / ώρα
	Γωνιακός Τυχαίος Περίπατος			0.08	0.1	βαθμός /√h
	Μη-γραμμικότητα του συντελεστή κλίμακας				±100	ppm
	Σφάλμα διασταυρούμενης-σύζευξης				±0.001	rad
	Εύρος ζώνης				200	Hz
Επιταχυνσιόμετρο	Εύρος μέτρησης			±20	±40	g
	Πλήρης-προκατάληψη θερμοκρασίας	1 σίγμα		±1	±3	mg
	Σταθερότητα μεροληψίας	Εξομάλυνση 10 δευτερολέπτων		0.05	0.1	mg
	Αστάθεια μεροληψίας	Διακύμανση Allan		0.01	0.03	mg
	Επαναληψιμότητα μεροληψίας			0.05	0.1	mg
	Τυχαίο περπάτημα ταχύτητας				0.03	m/s/√h
	Μη-γραμμικότητα του συντελεστή κλίμακας	±1g		±200	±200	ppm
	Σφάλμα διασταυρούμενης-σύζευξης				±0.001	rad
	Εύρος ζώνης				200	Hz
Μαγνητόμετρο	Εύρος μέτρησης				±8	Γσ
	Ψήφισμα			200		μGs
	Πυκνότητα θορύβου			50		μGs
	Εύρος ζώνης			200		Hz
Διεπαφή επικοινωνίας	Συχνότητα ρολογιού SPI				10	MHz
	Ρυθμός Baud UART		9.6	460.8	921.6	kbps
Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικά	Τάση λειτουργίας		3.0	3.3	3.6	V
	Κατανάλωση ρεύματος			0.5		W
	Ripple (Αιχμή-έως-Αιχμή)	Κορυφή-έως-Αιχμή			100	mV
Ώρα εκκίνησης	-			2		s
Μηχανικά Χαρακτηριστικά	Διάσταση		47.0 × 44.0 ×14.0			mm
	Βάρος				50	g
Λειτουργικό Περιβάλλον	Θερμοκρασία λειτουργίας		-40		80	βαθμός
	Θερμοκρασία αποθήκευσης		-55		85	βαθμός
	Αντοχή σε κραδασμούς		10-2000Hz, 6,06g
	Αντοχή σε κραδασμούς		30 γρ., 11 ms
	Ανοχή υπερφόρτωσης	Ημι-ημιτονοειδές παλμό	1000g
Αξιοπιστία	MTBF (Μέσος χρόνος μεταξύ αποτυχιών)			20000		h
	Συνεχής Διάρκεια Λειτουργίας			120		h
Σημείωση: Οι τυπικές τιμές αντιστοιχούν σε στατιστικά αποτελέσματα 1σ που προέρχονται από δεδομένα δοκιμών πολλών δειγμάτων προϊόντων.

 

Μηχανολογικές & Ηλεκτρολογικές Προδιαγραφές

Μηχανικά Χαρακτηριστικά

Η μονάδα αδρανειακής μέτρησης MSU204B υιοθετεί ένα περίβλημα από κράμα αλουμινίου, το οποίο είναι ελαφρύ με υψηλή δομική αντοχή και εξαιρετική αντικραδασμική και αντικραδασμική απόδοση. Η διάσταση περιγράμματος της μονάδας φαίνεται στο Σχήμα 1 και η μονάδα στερεώνεται με τέσσερις βίδες M2.

Εικόνα 1 Σχέδιο διάστασης περιγράμματος ενότητας

 

Σήμανση προϊόντος & Ορισμός Συντεταγμένων

Κατά την εγκατάσταση, το σύστημα συντεταγμένων φορέα της μονάδας πρέπει να διατηρεί μια σταθερή σχετική σχέση με το σύστημα συντεταγμένων φορέα του εξοπλισμού στόχου. Ο ορισμός του συστήματος συντεταγμένων φορέα της μονάδας αδρανειακής μέτρησης MSU204B MEMS φαίνεται παρακάτω.

Σχήμα 2 Διάγραμμα αναφοράς άξονα αδράνειας αισθητήρα

 

Χαρακτηριστικά διεπαφής

Η μονάδα αδρανειακής μέτρησης MSU204B χρησιμοποιεί έναν προσαρμοσμένο σύνδεσμο διπλής-σειράς ακίδας FTMH-112-02-H-DH για έξοδο εξωτερικού σήματος (βύσμα αντιστοίχισης: Samtec CLM-112-02 ή ισοδύναμη εναλλακτική), η οποία παρέχει ισχύ και πραγματοποιεί εξωτερική επικοινωνία. Η αντιστοίχιση ακίδας του συνδετήρα ορίζεται στον Πίνακα 2.

Πίνακας 2 Πείρος σύνδεσης Ορισμός της μονάδας αδρανειακής μέτρησης MSU204B

Αριθμοί καρφίτσας	Ονομα	Τύπος	Περιγραφή
10, 11, 12	VDD	Τροφοδοτικό	-
13, 14, 15	GND	Power Ground	-
7	ΔΙΟ1	Είσοδος / Έξοδος	Παραμετροποιήσιμο IO γενικής-σκοπίας
9	ΔΙΟ2	Είσοδος / Έξοδος
1	ΔΙΟ3	Είσοδος / Έξοδος
2	ΔΙΟ4	Είσοδος / Έξοδος
3	SPI-CLK	Εισαγωγή	Η κύρια λειτουργία SPI-slave είναι σταθερή, χωρίς-διαμόρφωση
4	SPI-MISO	Παραγωγή
5	SPI-MOSI	Εισαγωγή
6	SPI-CS	Εισαγωγή
16	UART-0-TXD	Παραγωγή	UART0, μόνο για εντοπισμό σφαλμάτων-
17	UART-0-RXD	Εισαγωγή
8	RST	Εισαγωγή	Επαναφορά υλικού
23	VDD RTC	Τροφοδοτικό	Αχρησιμοποίητος
22, 24, 18, 19, 20, 21	NC	Ρεζερβέ	Δεν υπάρχει εσωτερική σύνδεση

Εικόνα 3 Διάγραμμα ετικέτας ακίδας εξωτερικής σύνδεσης

 

Όταν η τάση τροφοδοσίας πέσει κάτω από το κατώφλι λειτουργίας της συσκευής, ο χρόνος αναμονής{0}}απενεργοποίησης στο OFF πριν από την εκ νέου-τροφοδοσία δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 3 δευτερόλεπτα. Το ανεπαρκές διάστημα απενεργοποίησης{4}}μπορεί να προκαλέσει μη φυσιολογική εκκίνηση, ασφάλιση- ή αποτυχία προετοιμασίας της συσκευής.

 

Εξωτερική Επικοινωνία

Το MSU204B είναι ένα ανεξάρτητο-σύστημα αισθητήρων. Ξεκινά αυτόματα μετά από έγκυρη παροχή ρεύματος, ολοκληρώνει την προετοιμασία και, στη συνέχεια, ξεκινά τη δειγματοληψία, την επεξεργασία και την εγγραφή βαθμονομημένων δεδομένων αισθητήρων σε καταχωρητές εξόδου, στους οποίους είναι δυνατή η πρόσβαση μέσω της διεπαφής SPI. Ο δίαυλος SPI συνδέεται συνήθως σε μια συμβατή θύρα ενός ενσωματωμένου επεξεργαστή. Τέσσερα σήματα SPI υποστηρίζουν τη σύγχρονη σειριακή μετάδοση δεδομένων. Στην προεπιλεγμένη εργοστασιακή διαμόρφωση, το DIO4 χρησιμεύει ως σημαία ετοιμότητας δεδομένων. αυτός ο ακροδέκτης θα τραβήξει ψηλά όταν υπάρχουν νέα έγκυρα δεδομένα στους καταχωρητές εξόδου.

Σχήμα 4 Σχήμα ηλεκτρικής σύνδεσης

 

Πίνακας 3 Γενική διαμόρφωση κεντρικού υπολογιστή SPI

Παράμετρος κεντρικού υπολογιστή	Περιγραφή
Λειτουργία κεντρικού υπολογιστή	Το MSU204B λειτουργεί ως υποτελής συσκευή SPI
Συχνότητα SCLK	Μέγιστο σειριακό ρολόι Μικρότερο ή ίσο με 10 MHz
Λειτουργία SPI	Λειτουργία 3 (CPOL=1, CPHA=1)
Σειρά bit	MSB-πρώτη μετάδοση
Πλάτος δεδομένων	Πλαίσιο καταχωρητή μετατόπισης 16 bit

Η διεπαφή SPI υποστηρίζει πλήρη-αμφίδρομη επικοινωνία: ο εξωτερικός επεξεργαστής μπορεί να γράψει δεδομένα DIN κατά την ανάγνωση δεδομένων DOUT, εάν η προηγούμενη συναλλαγή είναι αίτημα ανάγνωσης (βλ. Εικόνα 4). Το σχήμα 4 παρέχει παραδείγματα κωδικοποίησης bit για σήματα DIN και DOUT.

Σχήμα 5 Ακολουθία bit επικοινωνίας SPI

 

Το MSU204B ενεργοποιεί αυτόματα τη Σελίδα 0 για πρόσβαση στο μητρώο δεδομένων μετά την ενεργοποίηση-. Αφού αποκτήσετε πρόσβαση σε άλλες σελίδες μητρώου, γράψτε 0x00 στον καταχωρητή PAGE_ID (DIN=0x8000) για να επιστρέψετε στη Σελίδα 0.

Η ανάγνωση ενός μόνο καταχωρητή απαιτεί δύο κύκλους SPI 16-bit:

Ο πρώτος κύκλος στέλνει αίτημα διεύθυνσης μητρώου με κατανομή bit που ορίζεται στο σχήμα 3

Ο δεύτερος κύκλος επιστρέφει δεδομένα καταχωρητή προορισμού μέσω DOUT

Το πρώτο bit της εντολής DIN είναι 0, ακολουθούμενο από υψηλά/χαμηλά byte διεύθυνσης καταχωρητή. Τα τελευταία 8 bit είναι εικονικά bit, αλλά απαιτείται ένας πλήρης κύκλος 16 SCLK για τη λήψη του αιτήματος SPI.

Το σχήμα 5 απεικονίζει δύο διαδοχικές λειτουργίες ανάγνωσης καταχωρητή: Το DIN{=0x1A00 ζητά δεδομένα εγγραφής Z_GYRO_OUT και μετά το DIN=0x1800 ζητά δεδομένα καταχωρητή Z_GYRO_LOW.

Εικόνα 6 Παράδειγμα συναλλαγής ανάγνωσης SPI

 

Πίνακας 4 Χάρτης Μνήμης Εγγραφής Χρήστη (Δ/Υ=Δεν ισχύει)

R/W	Αναγνωριστικό σελίδας	Διεύθυνση	Προεπιλεγμένη τιμή	Εγγραφή Περιγραφή
R/W	0x00	0x00	0x00	Αναγνωριστικό σελίδας Επιλέξτε Εγγραφή
R	0x00	0x0E	N/A	Θερμοκρασία εξόδου
R	0x00	0x10	N/A	Έξοδος γυροσκοπίου άξονα Χ-(Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x12	N/A	Έξοδος γυροσκοπίου άξονα Χ-(High Word)
R	0x00	0x14	N/A	Έξοδος γυροσκοπίου άξονα Y-(Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x16	N/A	Έξοδος γυροσκοπίου άξονα Y-(High Word)
R	0x00	0x18	N/A	Έξοδος Gyro άξονα Z (Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x1A	N/A	Έξοδος Gyro άξονα Z (High Word)
R	0x00	0x1C	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Χ-(Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x1E	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Χ-(High Word)
R	0x00	0x20	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Y-(Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x22	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Y-(High Word)
R	0x00	0x24	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Z-(Χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x26	N/A	Έξοδος επιταχυνσιόμετρου άξονα Z-(High Word)
R	0x00	0x28	N/A	Έξοδος μαγνητόμετρου άξονα Χ-(High Word)
R	0x00	0x2A	N/A	Έξοδος μαγνητόμετρου άξονα Y (High Word)
R	0x00	0x2C	N/A	Έξοδος μαγνητόμετρου άξονα Z (High Word)
R	0x00	0x2E	N/A	Βαρομετρική έξοδος πίεσης (χαμηλή λέξη)
R	0x00	0x30	N/A	Βαρομετρική έξοδος πίεσης (High Word)
R	0x00	0x7E	0x4068	Έξοδος Part ID (Συμβατό με ADIS16488)

 

Μορφή δεδομένων αδρανειακού αισθητήρα

Οι καταχωρητές εξόδου του γυροσκόπιου, του επιταχυνσιόμετρου και του βαρόμετρου υιοθετούν δυαδική μορφή 32 bit, χωρίζονται σε δύο ξεχωριστούς καταχωρητές 16 bit. Το σχήμα 7 δείχνει πώς τα ζεύγη καταχωρητών συνθέτουν αδρανειακά δεδομένα μέτρησης. Για παράδειγμα, το X_GYRO_OUT αποθηκεύει υψηλό 16 bit, το X_GYRO_LOW αποθηκεύει το χαμηλό 16 bit. Στα περισσότερα σενάρια, μόνο υψηλά δεδομένα καταχωρητή 16-bit είναι επαρκή για την κάλυψη των απαιτήσεων ανάλυσης.

Εικόνα 7 Παράδειγμα μορφής εξόδου γυροσκοπίου (DEC_RATE > 0)

 

Θερμοκρασία Τύποι Υπολογισμού

Τρέχουσα θερμοκρασία=25 + TEMP_OUT × 0,00565

Τύπος Υπολογισμού Γυροσκοπίου

Γυροσκόπιο άξονα Χ-	X_GYRO_OUT	X_GYRO_LOW
	1LSB=0.02 βαθμός /δευτ	Το βάρος του πιο σημαντικού bit (MSB) είναι 0,01 μοίρες /s και το βάρος των επόμενων δυαδικών ψηφίων μειώνεται κατά το ήμισυ διαδοχικά.
	0. 02 * X_GYRO_OUT	0,01*MSB+0.005*...

 

Τύπος υπολογισμού επιταχυνσιόμετρου

Επιταχυνσιόμετρο άξονα Χ-	X_ACCL_OUT	X_ACCL_LOW
	1LSB=0.8mg	Το βάρος του πιο σημαντικού bit (MSB) είναι 0,4 mg και το βάρος των επόμενων δυαδικών ψηφίων μειώνεται κατά το ήμισυ διαδοχικά.
	0,8 * X_ACCL_OUT	0,4 * MSB + 0.2*...

 

Τύπος υπολογισμού μαγνητικού πεδίου:

Χ-μαγνητόμετρο άξονα	X_MAGN_OUT
	1LSB=0.1mGauss
	0,1 * X_MAGN_OUT

 

Τύπος Υπολογισμού Βαρομετρικής Πίεσης

Βαρομετρική πίεση (Bar)	BAROM_OUT	BAROM_LOW
	1LSB=40ubar	Το βάρος του πιο σημαντικού bit (MSB) είναι 20 μbar και το βάρος των επόμενων δυαδικών ψηφίων μειώνεται κατά το ήμισυ διαδοχικά.
	40 * BAROM_OUT	20 * MSB + 10*....

 

Προφυλάξεις λειτουργίας του προϊόντος

• Επιβεβαιώστε αυστηρά τον ορισμό της ηλεκτρικής ακίδας. ακολουθήστε τη διάταξη pinout κατά την καλωδίωση για να αποφύγετε τη λανθασμένη σύνδεση.
• Αυτό το προϊόν είναι εξοπλισμός μέτρησης ακριβείας. Αποφύγετε κρούση, σύγκρουση ή μηχανική υπερφόρτωση που υπερβαίνει το ονομαστικό όριο κατά τη διάρκεια του χειρισμού.
• Η επιπεδότητα τοποθέτησης επηρεάζει σημαντικά τη μέτρηση του ρυθμού γωνίας. Βεβαιωθείτε ότι η επιφάνεια στερέωσης έχει υψηλή επιπεδότητα για να εξαλείψετε-το σφάλμα εγκατάστασης.
• Στερεώστε τη μονάδα σταθερά και αξιόπιστα για να αποτρέψετε τη μετατόπιση της μέτρησης που προκαλείται από χαλαρή συναρμολόγηση.
• Λάβετε μέτρα αντιστατικής προστασίας κατά την εγκατάσταση και τη λειτουργία. συνιστάται να φοράτε αντιστατικό περικάρπιο.
• Λειτουργήστε τη συσκευή αυστηρά σύμφωνα με αυτό το εγχειρίδιο και βεβαιωθείτε ότι το εξωτερικό περιβάλλον πληροί τις απαιτήσεις λειτουργίας. Μην αποσυναρμολογείτε το περίβλημα και μην τροποποιείτε το εσωτερικό υλικό εάν παρουσιαστεί κάποιο σφάλμα. επικοινωνήστε με την ομάδα τεχνικής υποστήριξης για αντιμετώπιση προβλημάτων.

 

Δημοφιλείς Ετικέτες: αδρανειακή μονάδα μέτρησης msu204b mems, Κίνα κατασκευαστές αδρανειακών μονάδων μέτρησης msu204b mems, εργοστάσιο