_1528982394.png)
Из точных и сложных механических приборов, которые применялись в гирокомпасах и системах навигации кораблей, самолётов и ракет, гироскопы превратились в привычное оснащением мобильных телефонов, умных часов и различного игрового оборудования. Можно смело сказать, что именно гироскопы стали ключом к дополненной и виртуальной реальностям, так как с их помощью можно согласовать перемещения предметов в физическом и виртуальном мирах. Но, несмотря на совершенствование технологий МЭМС-гироскопов, их главным недостатком остаётся высокая "прожорливость". Поэтому многие мобильные телефоны и прочие изделия потребительской электроники оснащаются менее точными, но зато более экономичными акселерометрами.
Можно ли совместить точность гироскопа и низкое потребление акселерометра в одном устройстве? Да, если эмулировать гироскоп программными методами. Конечно, совсем без датчиков обойтись не получится. Для определения ориентации прибора относительно магнитного поля земли применяют магнитометр, ускорение по трём осям координат отслеживает акселерометр. Затем за дело берутся программные алгоритмы, которые на основе данных от сенсоров вычисляют угловую скорость относительно осей координат. Так, используя два датчика с тремя степенями свободы каждый, можно получить полноценный гироскоп с девятью степенями свободы. При этом он будет экономичнее своего "реального" коллеги.
Так, виртуальный гироскоп MC7010 (рис.1) компании mCube потребляет всего 0,25 мА в нормальном режиме работы. Это на 75% меньше потребления физического гироскопа. Столь значительной экономии удалось достичь благодаря фирменным технологиям mCube, сочетающим передовые аппаратные решения в области технологий МЭМС и программной оптимизации. Запатентованный метод отслеживания и коррекции искажений при высоких ускорениях позволяет добиться точности, сходной с физическими гироскопами и недостижимой для большинства виртуальных гироскопов.
Микросхема MC7010 выпускается в 16-выводном корпусе LGA размерами 3x3x0,95 мм (рис.2), полностью совместимом по контактам с другими продуктами mCube – акселерометрами серии MC325x и электронным компасом MC6450. Микросхема требует двойного питания (аналогового и цифрового) напряжением 1,7–3,5 В.
Виртуальный гироскоп MC7010 полностью поддерживается операционной системой Android версии 4.
.png)
Рис.1. Структура микросхемы mCube MC7010
.jpg)
Рис.2. Микросхема MC7010
Таблица. Характеристики виртуального гироскопа mCube MC7010
|
Магнитометр |
|
|
Динамический диапазон, мТл |
±2,4 |
|
Чувствительность мТл/LSB |
0,15 |
|
Линейность при 1,2 мТл, % |
±2 |
|
Частота выборки, Гц |
0,5–100 |
|
Акселерометр |
|
|
Динамический диапазон, g |
±8 |
|
Чувствительность, LSB/g |
1024 |
|
Температурный коэффициент чувствительности,%/°С |
0,02 |
|
Сдвиг нуля g, mg |
±200 |
|
Температурный коэфф. сдвига нуля g, mg/°С |
±1 |
|
Плотность шума, µg/Гц1/2 |
100 |
|
Нелинейность, % |
1 |
|
Межосевая чувствительность,% |
2 |
|
Частота выборки, Гц |
1024 |
|
Гироскоп iGyro |
|
|
Разрешение, °/с |
1 |
|
Точность, % |
99 |
|
Задержка, мс |
60 |
|
Джиттер-шум при медленных движениях, °/с |
2,1 |
|
Отн. сигнал/шум |
13,8 |
|
Частота выборки, Гц |
64 |
О компании
Компания mCube (Сан-Хосе, Калифорния, США) основана в 2009 г. За не столь долгое время своего существования она успела разработать единственный и самый миниатюрный на рынке монолитный МЭМС-акселерометр, поставить более 60 млн. акселерометров китайским производителям мобильных устройств, стать лауреатом награды EETimes "Стартап года" в 2012 г., получить титул "Крутого поставщика" от агенства Gartner в 2013 г. и стать владельцем более 100 патентов в этой области.
