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ADI微型雙軸MEMS傾斜計傳感器簡化工業測量

2008-01-28
作者:ADI公司
Analog Devices(ADI)公司于近日推出了面向工業應用" title="工業應用">工業應用的ADIS16209雙軸" title="雙軸">雙軸傾斜計和加速計" title="加速計">加速計,該器件價格低廉的價格、性能出色、尺寸小巧、易于使用。ADI公司宣稱這一高度集成的器件是目前業界最精確、使用最方便的傾斜計傳感器。它比市面上其他類似器件的尺寸要小100倍。

ADIS16209具有全補償式直接數字輸出功能,線性傾角誤差小于0.1°。據ADI所稱,ADIS16209的精度是類似傾斜計傳感器精度的三倍。而且,ADI宣稱它的價格只有同等功能器件價格的十分之一。

ADIS16209的內核基于ADI的雙軸ADXL203 MEMS加速計。它的尺寸大小只有9.2×9.2×3.9mm,采用基于疊片的LGA(land-grid array)封裝(如圖1所示)。而很多其他類型的傾斜計傳感器使用體積龐大的液體填充式電解傳感器,這種傳感器通常需要特殊的安裝基板。

圖1:ADIS16209以其小巧的尺寸(9.2×9.2×3.9mm)、極高的精度(0.1°)和低廉的價格,適用于多種工業應用。

圖1:ADIS16209以其小巧的尺寸(9.2×9.2×3.9mm)、極高的精度(0.1°)和低廉的價格,適用于多種工業應用。

“雖然有些傾斜計是全校準式的,但是它們的尺寸太大。也有一些尺寸較小的類似器件,但是這類器件往往需要各種校準操作。”ADI公司iSensor業務拓展經理Bob Scannell在談及ADIS16209時說道。

ADIS16209小巧的尺寸使得用戶能夠非常方便的在系統設計中使用該器件,使用方式大大簡化。ADIS16209具有雙操作模式,可以用作量程為±30°的雙軸傾斜計(可工作在±90°以內),或者用作量程為±180°單軸垂直模式。它工作在3.3V的單電源下,典型電流功耗為11mA。該產品能夠承受3500g的震動。

嵌入式控制器

ADIS16209的SPI(serial peripheral interface,串行外圍接口)支持大多數工業系統的設計應用。由于采用了嵌入式控制器" title="嵌入式控制器">嵌入式控制器,該芯片能夠全面補償偏斜、靈敏度、電源電壓" title="電源電壓">電源電壓、橫軸靈敏度、軸向未對準、非線性和溫度漂移等因素導致的偏差(如圖2所示)。

圖2:由于采用了嵌入式控制器,ADIS16209能夠全面補償偏斜、靈敏度、電源電壓、橫軸靈敏度、軸向未對準、非線性和溫度漂移等因素導致的偏差,并且是完全可編程的。

圖2:由于采用了嵌入式控制器,ADIS16209能夠全面補償偏斜、靈敏度、電源電壓、橫軸靈敏度、軸向未對準、非線性和溫度漂移等因素導致的偏差,并且是完全可編程的。

與市場上其他一些通常采用模擬加速信號輸出的傾斜計不同的是,用戶在使用ADIS16209時不需要進行各種校準與調節操作。ADIS16209可調的14位數字傳感器輸出數據能夠為用戶提供傾斜計(分辨率在0.025°以內)和加速度(分辨率在0.244mg以內)的測量結果。芯片內部采用了一種簡潔的寄存器結構處理所有的輸出數據和配置功能。

ADIS16209的其他一些產品特征包括,典型低加速計噪聲為1.7mg rms,典型噪聲密度為0.17 mg/vHz rms。偏移誤差額定值在±4 LSB(least-significant bits,最低有效位)以內,增益誤差在±2 LSB以內。圖3給出了該器件的傾斜計精度與加速度精度之間的函數關系。

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圖3:ADIS16209能夠在不損失精度的情況下計算出加速度和傾角。

圖3:ADIS16209能夠在不損失精度的情況下計算出加速度和傾角。

其他特征還包括,典型對準誤差(X傳感器到Y傳感器)為±0.2°,加速度頻帶寬度為50Hz,諧振頻率為5.5KHz。ADIS16209的額定工作溫度范圍為–40°C ~ 85°C。在25°條件下,加速度計的輸出在自檢測模式下的范圍從最小706 LSB到最大1973 LSB。

ADI公司iSensor智能傳感器產品生產線的主管Andy Garner說,“ADIS16209能夠以標準的半導體格式輸出精確而簡潔的角度結果。這是它有別于電解式傾斜計和集成度較低的MEMS傳感器的獨到之處。”

Garner還談到,“ADIS16209的片上動態補償功能具有兩大重要作用。它使得用戶能夠輕松應對系統設計中途的改動,而不會損失其在上市時間上的優勢;它使得終端用戶設備能夠提供精確的傳感數據,在經常需要高成本、過程繁瑣的再校準操作的現場應用環境中都能夠確保出色的耐用性。”

ADIS16209的一項重要功能就是可編程的狀態監控。可配置的操作參數包括采樣速率、功率管理、數字濾波、輔助模擬數字輸出、偏移/零位調節,以及傳感器內置機械結構的自檢測功能。

該傾斜計集多種功能于一身,是多種應用的理想選擇,包括測量設備、工廠機床、衛星天線穩定系統、機器人技術、醫療與安全系統的運動安全監控,以及汽車的車輪定位。

ADIS16209傳感器的樣片供貨價格為1000片訂貨量每片$34.40。完整的評估板ADIS16209EVAL售價約為$175。其中包括一片在板安裝的傳感器、接口硬件和評估軟件。

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