СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2015 Электронный блок АЦП Цифровой фильтр Схема управления Источники питания Последова- тельный интерфейс Схема передискре- тизации 3-AXIS Sensor ADXL313 V s INT1 INT1 SDA/SDI/SDIO SDo/ALT/ ADDRESS SLK/SCLK V DD I/O CS GND единицах спектральной плотности шума – градус/секунда/ Гц ( ° /с/ Гц ). ● Тип выхода. Выходные сигналы ана- логовых акселерометров и гироско- пов обычно представлены в виде напряжения, зависящего от соответ- ствующих измеряемых параметров. Выходные сигналы ШИМ акселеро- метров представляют собой после- довательность импульсов, коэффи- циент заполнения которых зависит от величины измеряемого ускоре- ния. Выходные сигналы цифровых приборов представляются обыч- но в виде вариантов (3 или 4 шины) интерфейса SPI с различной разряд- ностью. Некоторые приборы одно- временно с SPI имеют интерфейсы I 2 C, а подсистемы акселерометров ADIS16000/16229 оснащены транси- верами для радиосвязи в диапазоне 902,5–927,5 МГц, приборы предназна- чены для организации беспроводных сетей датчиков ускорения. ● Чувствительность аналоговых акселе- рометров, представленных в таблице, имеет размерность мВ/g (некоторых приборов – %/g), аналоговых гиро- скопов – мВ/ ° /с. Чувствительность цифровых акселерометров в основ- ном выражена в единицах LSB/g, однако она может определяться и параметром, называемым масштаб- ным коэффициентом (Scale Factor), измеряемым в единицах мg/LSB, где LSB – единица младшего разря- да выходного кода. Например, в тех- ническом описании цифрового аксе- лерометра ADXL363 приведены зна- чения масштабного коэффициента и в единицах мg/LSB и LSB/g. Чув- ствительность цифровых гироско- пов выражается в единицах LSB/ ° /c, цифровых инклинометров – ° /LSB, цифровых подсистем гироскопов – ° /c/LSB. Для ряда микросхем чувстви- тельность выражена двумя числами (через дефис), что означает возмож- ность её изменения в указанных пре- делах путём программирования. ● В графе «Примечания» указаны годы выпуска первых редакций техниче- ских описаний (спецификаций) приборов. БПФ – анализ на основе быстрого преобразования Фурье. Рассмотрим особенности некоторых перспективных МЭМС приборов с рас- ширенным диапазоном рабочих тем- ператур более подробно. А КСЕЛЕРОМЕТРЫ СЕРИИ ADXL ADXL313 – трёхосевой цифровой акселерометр с интерфейсами SPI (3 и 4 шины) и I 2 C. Прибор в миниатюр- ном корпусе LFCSP размерами 5 × 5 × × 5 мм отличается чрезвычайно низким токопотреблением – 30 мкА в режиме измерения и 0,1 мкА в режиме ожи- дания. Измерение ускорений осу- ществляется с высоким разрешением (13 бит), выходные данные представле- ны в 16-разрядном двоичном дополни- тельном коде. Микросхемы отличаются низким уровнемшума – 150 мкg/ Гц по осям Х и Y, 250 мкg/ Гц по оси Z. Фик- сированное разрешение 10 бит и чув- ствительность 1024 LSB/g для любого диапазона ускорений, а также диапа- зон ускорений, ширина полосы пропу- скания могут быть установлены поль- зователем. Прибор также обеспечивает измерение углов наклона с точностью 0,1 ° , а в режиме передискретизации по запатентованной 32-уровневой техно- логии FIFO (First in Firs out) – с точно- стью до 0,025 ° . Структура и назначение выводов микросхемы приведены на рисун- ке 14. Основные области применения: системы автомобильной сигнализа- ции, системы помощи водителю при трогании на подъёме (HSA – Hill Start Aid), системы электронных стояночных тормозов, рекордеры данных («чёрные ящики»). Микросхемы могут работать в диапазоне температур –40…+105 ° С, выдерживают удары с ускорением до 10 000 g, нечувствительны к электроста- тическим зарядам и коротким замыка- ниям любых выводов на корпус. ADXL206 – двухосевой (Х, Y) термо- стойкий акселерометр с гарантирован- ной наработкой 1000 часов при темпе- ратуре +175 ° С, выполненный в кера- мическом корпусе SBDIP размерами 13 × 8 × 3 мм. Прибор предназначен для ориентации систем геологоразвед- ки, измерения вибраций, высокотемпе- ратурных промышленных приложений и обеспечивает разрешение 1 мg (0,06 ° ) на частоте 60 Гц. Структура микросхе- мы приведена на рисунке 15. МЭМС- датчик ускорения выполнен по тех- нологии iMEMS, полосы пропускания каналов Х и Y определяются ёмко- стью внешних конденсаторов Cx, Cy и могут быть установлены в пределах 0,5 Гц – 2,5 кГц. При нулевом ускоре- нии выходное напряжение каналов составляет 2,5 В ±0,025 В (при Uпит = = 5 В) и отличается высокой стабильно- стью, дрейф «нуля» в пересчёте на уско- рение не превышает ±10 мg в диапазо- не температур –40…+175 ° С. ADXL001-xxx – одноосевые преци- зионные аналоговые акселерометры с высокой резонансной частотой (22 кГц) МЭМС-датчика. Приборы вы- полнены по технологии iMEMS пято- го поколения в керамических корпу- сах LCC/E-8-1 и выпускаются в трёх исполнениях с диапазоном уско- рений ±70 g (ADXL001-70), ±250 g (ADXL001-250) и ±500 g (ADXL001-500). Структура микросхем приведена на рисунке 16. Приборыотличаются высо- кими эксплуатационными характери- стиками и широкой полосой пропу- скания (от постоянного тока до 32 кГц). Отклонения от линейностипереходной характеристики не превышает ±0,2% во всёмдиапазоне измеряемых ускорений. Полностьюдифференциальная обработ- ка сигналов обеспечивает эффективную защиту от электромагнитныхизлучений и радиочастотных помех. Микросхемы Рис. 14. Структура микросхемы ADXL313 © СТА-ПРЕСС