Датчики в стиле «фьюжн». Серия сенсоров движения BMI055 от Bosch Sensortech

| Bosch Sensortec

Датчики движения стали уже привычным компонентом множества электронных изделий – как мобильных, так и устройств управления для мультимедиа-центров и игровых приставок. Все более сложные и интеллектуальные устройства требуют от разработчиков более совершенных способов определения параметров перемещения, поэтому «правилом хорошего тона» стало применение не одного, а нескольких датчиков. При этом алгоритмы обработки информации с них становятся все сложнее.

Во многих интегрированных сенсорах движения применяется технология sensor fusion. Слово fusion означает «синтез, объединение». На основе данных с двух или трёх сенсоров – обычно это гироскоп, акселерометр и магнитный компас – вычисляется довольно внушительный набор математических параметров движения. Главная особенность этой технологии состоит в том, что она не только улучшает точность датчиков, но и позволяет получать информацию, которую датчики по отдельности предоставить не могут. Интересно, что технология sensor fusion давно уже применяется в живой природе. Один глаз не может определить расстояние до объекта, а одно ухо – направление, откуда пришёл звук. Но обработка информации с двух глаз позволяет нам оценивать, как далеко находятся окружающие предметы, а с помощью бинаурального слуха мы можем с закрытыми глазами понять, с какой стороны доносится звук. А единственный “камень преткновения”  для sensor fusion – необходимость сложных вычислений – уже давно не препятствие для современных микроконтроллеров и микропроцессоров.

Технологию sensor fusion применяют в своих изделиях многие компании, производящие различные сенсоры и датчики. Одна из них – Bosch Sensortec, подразделение немецкой корпорации, производящей, пожалуй, все виды электрического оборудования бытового и промышленного назначения. Компания предлагает девятиосевой сенсор ориентации BMX055 (рис. 1), чья отличительная особенность – компактность. В миниатюрном корпусе размером всего 3x4,5 мм размещены трехосевой 12-битный акселерометр, трехосевой 16-битный гироскоп и трехосевой магнитометр (магнитный компас, рис. 2). Все три сенсора могут работать и настраиваться по отдельности независимо друг от друга. Для обработки данных с сенсоров компания Bosch Sensortec предлагает использовать программное обеспечение FusionLib, реализующее технологию sensor fusion с помощью собственных вычислительных алгоритмов. Программное обеспечение позволяет получать на основе данных с сенсоров численные значения линейного ускорения, вращения, гравитации, кватернионов (с помощью которых удобно математически описывать вращение объекта в пространстве) и прочих параметров движения.

Из особенностей интегрированного сенсора BMX055 стоит также отметить встроенные буферы FIFO: глубиной 32 отсчёта для каждой оси акселерометра и 100 отсчётов – для гироскопа. Датчик выпускается в 20-выводном корпусе LGA. По общим выводам микросхема совместима с 16-выводными датчиками серии BMI055, что позволяет легко заменять их без внесения изменений в плату изделия.

Датчики движений Bosch Sensortech

Рис.1. Микросхемы – датчики движений Bosch Sensortech

Структура сенсора движений BMX055

Рис.2. Структура сенсора движений BMX055

Область применения датчиков движения BMX055 ­– это, прежде всего, мобильные и носимые электронные устройства, где требуется отслеживать перемещения вплоть до реализации инерциальной навигационной системы, изделия с функциями дополненной реальности и дистанционное управление, в том числе трёхмерные манипуляторы и игровое оборудование.

Технические характеристики BMX055:

  • разрешение: акселерометр – 0,98 mg, гироскоп – 0,004 °/с, магнитометр – 0,3 мкТл;
  • диапазоны измерений: ±2, ±4, ±8, ±16 g; ±125, ±250, ±500, ±1000, ±2000 °/с;  ±1200 мкТл (оси x,y),±2500 мкТл (ось z);
  • смещение точки нуля:  ± 70mg; ± 1 °/с,± 10 мкТл;
  • плотность шума: 150 μg/√Гц; 0,014 °/с/√Гц; 0,5 мкТл;
  • напряжение питания: 2,4 – 3,6 В (VDD); 1,2 – 3,6 В (VDDIO);
  • потребление: гироскоп – 5 мА; акселерометр – 130 мкА, магнитометр ­0,5 мА при частоте опроса 10 Гц;
  • диапазон рабочих температур:–40 … 85 °С;
  • устойчивость к ударным нагрузкам:10 000 g в течение 200 мкс.

О компании

Компания Bosch Sensortec – подразделение консорциума Bosch, основанное в 2005 году и специализирующееся на МЭМС-сенсорах и решениях на их основе. В портфолио компании – трех-, шести- и девятиосевые гироскопы, акселерометры и магнитометры, а также датчики температуры, влажности и т. д. С момента начала разработки МЭМС-сенсоров в 1995 году компания Bosch стала лидером на этом рынке, продав более трех миллиардов микросхем.

Сравнение позиций

  • ()