MSU204A MEMS treghetsmåleenhet

 

 

 

Vibrasjonsdemping og holdningskontroll av industrielt utstyr

Automatiske kontrollsystemer

Gimbal stabilisering og kontroll

 

 

MSU204A MEMS er en kompakt, høy-presisjon 9-akse treghetsmålingsenhet (IMU), designet for høy-navigasjon, kontroll og dynamisk måling av bærere. Treghetsmålingsmodulen i MSU204A-serien integrerer MEMS-gyroskoper, MEMS-akselerometre og MEMS-magnetometre i ett enkelt hus. Ved å ta i bruk svært pålitelige MEMS-sensorer, kan den nøyaktig måle vinkelhastighet, akselerasjon og magnetfeltinformasjon for bevegelige bærere under tøffe miljøer, noe som gjør den til en generell enhet for industrielle applikasjoner.

 

 

Selskapet er en høy-teknologisk bedrift med full lukket-sløyfe-funksjon fra fibervikling til FOG-er, fiber/MEMS-treghetsprodukter, IMU-kretser, programvare og testutstyr. Slutt-til-prosesskontroll forbedrer kvaliteten og reduserer kostnadene. Den opererer under ISO9001, og sikrer pålitelighet og konsistens. MSU204A treghetsmålingsmodulen bruker et aluminiumslegeringshus, som er lett med høy strukturell styrke og utmerket anti-vibrasjon og anti{10}}sjokkytelse.

 

 

Produktintroduksjon

MSU204A MEMS er en kompakt, høy-presisjon 9-akse treghetsmålingsenhet (IMU), designet for høy-navigasjon, kontroll og dynamisk måling av bærere. Treghetsmålingsmodulen i MSU204A-serien integrerer MEMS-gyroskoper, MEMS-akselerometre og MEMS-magnetometre i ett enkelt hus. Ved å ta i bruk svært pålitelige MEMS-sensorer, kan den nøyaktig måle vinkelhastighet, akselerasjon og magnetfeltinformasjon for bevegelige bærere under tøffe miljøer, noe som gjør den til en generell enhet for industrielle applikasjoner.

 

Nøkkelfunksjoner

• 3-akset digitalt gyroskop, måleområde ±500 grader /s
• 3-akset digitalt akselerometer, måleområde ±16 g
• Digital barometrisk trykksensor, rekkevidde 300 mbar ~ 1100 mbar
• Full-temperaturkalibrering og kompensasjon fra -40 grader til +80 grader (for gyroskoper og akselerometre)
• SPI seriell kommunikasjon kompatibel
• Innebygd- temperatursensor
• Kompakt størrelse og lett
• Pin-to-pin kompatibel med ADIS16488A

 

Søknadsfelt

• Vibrasjonsdemping og holdningskontroll av industrielt utstyr
• Automatiske kontrollsystemer
• Robotkontroll
• Gimbal stabilisering og kontroll
• Instrumenter og målere

 

 

Tabell 1 Ytelsesparametre for MSU204A treghetsmålingsmodul

Parametergruppe	Parameter	Testtilstand	Min.	Typisk	Maks.	Enhet
Gyroskop	Måleområde		-500		+500	grad /s
	Full-temperaturbias			100	300	grad /t
	Bias Stabilitet	10s utjevning		5		grad /t
	Bias Ustabilitet	Allan varians		1		grad /t
	Bias repeterbarhet	Konstant temperatur		1.5	5	grad /t
	Angular Random Walk			0.1		grad /√t
	Skalafaktor Ikke-linearitet			25	100	ppm
	Kryss-koblingsfeil				0.001	Rad
	Båndbredde		200			Hz
Akselerometer	Måleområde		-16		+16	g
	Full-temperaturbias			1	3	mg
	Bias Stabilitet	10s utjevning		0.03	0.1	mg
	Bias Ustabilitet	Allan varians		0.01	0.03	mg
	Bias repeterbarhet	Konstant temperatur		0.03	0.1	mg
	Velocity Random Walk			0.01	0.03	m/s/√h
	Skalafaktor Ikke-linearitet	±1 g ​​inngang		100	200	ppm
	Kryss-koblingsfeil				0.001	Rad
	Båndbredde		200			Hz
Magnetometer	Måleområde		-8		+8	Gs
	Oppløsning			200		μGs
	Støytetthet			50		μGs
	Båndbredde			200		Hz
Barometer	Måleområde		300		1100	mbar
	Total feil			4.5		mbar
	Absolutt feil			1.5		mbar
	Ikke-linearitet			0.1		%FS
	Oppløsning			0.1		mbar
Kommunikasjonsgrensesnitt	SPI-klokkefrekvens				10	MHz
	UART Baud Rate		9.6	460.8	921.6	kbps
Elektriske egenskaper	Driftsspenning		3.0	3.3	3.6	V
	Strømforbruk			0.5		W
	Ripple (topp-til-topp)				100	mV
Oppstartstid	-			2		s
Mekaniske egenskaper	Dimensjon		47.0 × 44.0 × 14.0			mm
	Vekt				50	g
Driftsmiljø	Driftstemperatur		-40		80	grad
	Lagringstemperatur		-55		85	grad
	Vibrasjonsmotstand		10-2000 Hz, 6,06 g
	Støtmotstand		30 g, 11 ms
	Overbelastningstoleranse	Halv-sinuspuls	1000 g
Pålitelighet	MTBF (Mean Time Between Failures)			20000		h
	Kontinuerlig driftsvarighet			120		h
Merk: Typiske verdier representerer 1σ statistiske resultater fra flere prøvetester.

 

Mekaniske og elektriske spesifikasjoner

Mekaniske egenskaper

MSU204A treghetsmålingsmodulen bruker et hus av aluminiumslegering, som er lett med høy strukturell styrke og utmerket anti-vibrasjon og anti-sjokkytelse. Omrissdimensjonen til enheten er vist i figur 1, og enheten er festet med fire M2-skruer.

Figur 1 Moduloversikt Dimensjonstegning

 

Produktmerking og koordinatdefinisjon

Under installasjonen må bærerkoordinatsystemet til modulen opprettholde et fast relativt forhold til bærerkoordinatsystemet til målutstyret. Bærerkoordinatsystemdefinisjonen til MSU204A MEMS treghetsmålingsmodul er vist nedenfor.

Figur 2 Treghetssensoraksereferansediagram

 

Grensesnittegenskaper

MSU204A treghetsmålingsmodulen bruker en tilpasset dobbel-rad pin-kontakt FTMH-112-02-H-DH for ekstern signalutgang (tilpasset plugg: Samtec CLM-112-02 eller tilsvarende alternativ), som leverer strøm og realiserer ekstern kommunikasjon. Pinnetilordningen til kontakten er definert i tabell 2.

Tabell 2 Koblingspinnedefinisjon av MSU204A treghetsmålingsmodul

Pin-nummer	Navn	Type	Beskrivelse
10, 11, 12	VDD	Strømforsyning	-
13, 14, 15	GND	Power Ground	-
7	DIO1	Input / Output	Konfigurerbar IO for generell-formål
9	DIO2	Input / Output
1	DIO3	Input / Output
2	DIO4	Input / Output
3	SPI-CLK	Inndata	SPI master-slavemodus fast, ikke-konfigurerbar
4	SPI-MISO	Produksjon
5	SPI-MOSI	Inndata
6	SPI-CS	Inndata
16	UART-0-TXD	Produksjon	UART0, bare feilsøke-
17	UART-0-RXD	Inndata
8	RST	Inndata	Tilbakestilling av maskinvare
23	VDD RTC	Strømforsyning	Ubrukt
22, 24, 18, 19, 20, 21	NC	Reservert	Ingen intern tilkobling

Figur 3 Etikettdiagram for ekstern kontaktstift

 

Når forsyningsspenningen faller under enhetens driftsterskel, skal strømmen-av-holdetiden tOFF før gjen-strøm ikke være mindre enn 3 sekunder. Utilstrekkelig strøm-av-intervall kan forårsake unormal oppstart, låsing- eller initialiseringsfeil på enheten.

 

Ekstern kommunikasjon

MSU204A er et selvstendig-sensorsystem. Den starter automatisk opp etter gyldig strømforsyning, fullfører initialiseringen, starter deretter sampling, prosessering og skriving av kalibrerte sensordata til utgangsregistre, som kan nås via SPI-grensesnitt. SPI-bussen er vanligvis koblet til en kompatibel port på en innebygd prosessor. Fire SPI-signaler støtter synkron seriell dataoverføring. Under standard fabrikkkonfigurasjon fungerer DIO4 som dataklar flagg; denne pinnen vil trekke høyt når nye gyldige data finnes i utgangsregistre.

Figur 4 Skjema for elektrisk tilkobling

 

Tabell 3 Generell SPI-vertskonfigurasjon

Vertsparameter	Beskrivelse
Vertsmodus	MSU204A fungerer som SPI-slaveenhet
SCLK Frekvens	Maks seriell klokke Mindre enn eller lik 10 MHz
SPI-modus	Modus 3 (CPOL=1, CPHA=1)
Bitrekkefølge	MSB-første overføring
Databredde	16-bit skiftregisterramme

SPI-grensesnittet støtter full-duplekskommunikasjon: den eksterne prosessoren kan skrive DIN-data mens den leser DOUT-data hvis den forrige transaksjonen er en leseforespørsel (se figur 4). Figur 4 gir bitkodingseksempler for DIN- og DOUT-signaler.

Figur 5 SPI-kommunikasjonsbitsekvens

 

MSU204A aktiverer automatisk side 0 for dataregistertilgang etter oppstart-. Etter å ha tilgang til andre registersider, skriv 0x00 til PAGE_ID-registeret (DIN=0x8000) for å bytte tilbake til side 0.

Lesing av et enkelt register krever to 16-bits SPI-sykluser:

Den første syklusen sender registeradresseforespørsel med bitallokering definert i figur 3

Den andre syklusen returnerer målregisterdata via DOUT

Den første biten av DIN-kommandoen er 0, etterfulgt av høy/lav byte med registeradresse. De siste 8 bitene er dummy-biter, men en fullstendig 16 SCLK-syklus er nødvendig for SPI-mottak av forespørselen.

Figur 5 illustrerer to påfølgende registerleseoperasjoner: DIN=0x1A00 ber om Z_GYRO_OUT registerdata, deretter ber DIN=0x1800 om Z_GYRO_LOW registerdata.

Figur 6 Eksempel på SPI-lest transaksjon

 

Tabell 4 Minnekart for brukerregistrering (N/A=Ikke relevant)

R/W	Side-ID	Adresse	Standardverdi	Registerbeskrivelse
R/W	0x00	0x00	0x00	Side-ID Velg Registrer
R	0x00	0x0E	N/A	Temperaturutgang
R	0x00	0x10	N/A	X-akse Gyro-utdata (lavt ord)
R	0x00	0x12	N/A	X-akse Gyro-utgang (høyt ord)
R	0x00	0x14	N/A	Y-akse Gyro-utgang (lavt ord)
R	0x00	0x16	N/A	Y-akse Gyro-utgang (høyt ord)
R	0x00	0x18	N/A	Z-akse Gyro-utgang (lavt ord)
R	0x00	0x1A	N/A	Z-akse Gyro-utgang (høyt ord)
R	0x00	0x1C	N/A	X-akse akselerometerutgang (lavt ord)
R	0x00	0x1E	N/A	X-akse akselerometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x20	N/A	Y-akse akselerometerutgang (lavt ord)
R	0x00	0x22	N/A	Y-akse akselerometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x24	N/A	Z-akse akselerometerutgang (lavt ord)
R	0x00	0x26	N/A	Z-akse akselerometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x28	N/A	X-akse magnetometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x2A	N/A	Y-akse magnetometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x2C	N/A	Z-akse magnetometerutgang (høyt ord)
R	0x00	0x2E	N/A	Barometrisk trykkutgang (lavt ord)
R	0x00	0x30	N/A	Barometrisk trykkutgang (høyt ord)
R	0x00	0x7E	0x4068	Del ID-utgang (kompatibel med ADIS16488)

 

Treghetssensordataformat

Utgangsregistrene til gyroskop, akselerometer og barometer tar i bruk 32-bits binært format, delt inn i to separate 16-bits registre. Figur 7 viser hvordan registerpar komponerer treghetsmålingsdata. For eksempel lagrer X_GYRO_OUT høye 16 biter, X_GYRO_LOW lagrer lave 16 biter. I de fleste scenarier er bare høye 16-bits registerdata tilstrekkelig for å møte oppløsningskravene.

Figur 7 Eksempel på gyroskoputgangsformat (DEC_RATE > 0)

 

Temperatur Beregningsformler

Gjeldende temperatur=25 + TEMP_OUT × 0,00565

Gyroskopberegningsformel

X-aksegyroskop	X_GYRO_OUT	X_GYRO_LOW
	1LSB=0.02 grad /s	Vekten til den mest signifikante biten (MSB) er 0,01 grad /s, og vekten av påfølgende biter avtar med det halve sekvensielt.
	0. 02 * X_GYRO_OUT	0,01*MSB+0.005*...

 

Akselerometerberegningsformel

X-akseakselerometer	X_ACCL_OUT	X_ACCL_LOW
	1LSB=0.8mg	Vekten til den mest signifikante biten (MSB) er 0,4 mg, og vekten av påfølgende biter reduseres med det halve sekvensielt.
	0,8 * X_ACCL_OUT	0,4 * MSB + 0.2*...

 

Formel for beregning av magnetfelt:

X-akse magnetometer	X_MAGN_OUT
	1LSB=0.1mGauss
	0,1 * X_MAGN_OUT

 

Formel for beregning av barometrisk trykk

Barometrisk trykk (bar)	BAROM_OUT	BAROM_LOW
	1LSB=40ubar	Vekten til den mest signifikante biten (MSB) er 20 μbar, og vekten av påfølgende biter avtar med det halve sekvensielt.
	40 * BAROM_OUT	20 * MSB + 10*....

 

Forholdsregler for produktdrift

• Bekreft den elektriske pinnedefinisjonen strengt; følg pinout-arrangementet under kabling for å unngå feilkobling.
• Dette produktet er presisjonsmåleutstyr. Unngå støt, kollisjon eller mekanisk overbelastning som overskrider den nominelle grensen under håndtering.
• Montering av flathet påvirker måling av vinkelhastighet betydelig. Sørg for at monteringsoverflaten har høy planhet for å eliminere installasjons-induserte feil.
• Fest modulen godt og pålitelig for å forhindre måleavdrift forårsaket av løs montering.
• Ta anti-beskyttelsestiltak under installasjon og drift. det anbefales å bruke et anti-armbånd.
• Betjen enheten strengt i samsvar med denne håndboken og kontroller at det eksterne miljøet oppfyller driftskravene. Ikke demonter huset eller modifiser intern maskinvare hvis det oppstår feil; kontakt vårt tekniske supportteam for feilsøking.

 

Populære tags: msu204a mems treghetsmåleenhet, Kina produsenter av msu204a mems treghetsmåleenhet, fabrikk