Новое поколение инерциальных измерительных модулей индустриального класса
01.01.2018257

В уходящем году разработчики Analog Devices замечательно потрудились, выдав на-гора семейство из пяти прецизионных инерциальных измерительных модулей, отвечающих потребностям современных промышленных приложений в повышенной точности навигации и надежности.

adis16470-new-imu-1

Промышленные инерциальные измерительные модули (inertial measurement units, IMU) – широко востребованные компоненты автономных систем, таких, как беспилотные и автономные средства передвижения, интеллектуальные сельскохозяйственные и строительные механизмы, промышленные роботы, системы навигации, стабилизации и измерения, а также полевых устройств Интернета мобильных вещей и систем виртуальной/дополненной реальности.

Решения, еще вчера казавшиеся чем-то далеким и экспериментальным, уже сегодня для некоторых становятся будничной рутиной. Примером может послужить то, как жители Парижа, Каунаса,  Таллинна и Лас-Вегаса в уходящем году начали привыкать пользоваться беспилотными автобусами. В Поднебесной данный транспорт также уже вышел на этап полевого тестирования. В январе первые беспилотники выйдут на улицы Стокгольма. А там еще пару-тройку лет и… все это и многое другое невозможно без инерциальных систем высокой точности и надежности.

Американская компания Analog Devices представила новые инерциальные измерительные модули ADIS16470, ADIS16475 и ADIS16477 с характеристиками, значительно превосходящими характеристики продуктов предыдущих поколений, при меньших габаритах и, при этом, совместимых со стандартными технологиями поверхностного монтажа (SMD), что также повышает надежность создаваемых на базе модулей систем навигации.

Эти три модели имеют различные комбинации технических показателей, стоимости и прикладных функций, что позволяет разработчику выбрать оптимальное решение с учетом требований конкретной системы. Также компания под занавес 2017 года начало серийное производство новых инерциальных измерительных модулей ADIS16465 и ADIS16467 в исполнении с повышенной устойчивостью к внешним воздействиям.

Совокупность реализованных в этих продуктах усовершенствований позволяет получить соотношение цены и производительности, ранее недоступное, например, при проектировании беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), разработчикам которых приходилось балансировать между громоздкими и дорогостоящими датчиками максимальной точности или коммерческими датчиками с ограниченным уровнем характеристик.

adis16470-new-imu-3

Новые инерциальные измерительные модули обеспечивают шесть степеней свободы измерения при помощи комбинации трехосевых акселерометров и гироскопов на базе технологии МЭМС и оптимизированы в соответствии с потребностями промышленных устройств для Интернета мобильных вещей в системах прецизионной геолокации. Их характеристики делает возможным точное измерение параметров движения в системе, несмотря на турбулентность, вибрацию, ветер, изменения температуры и другие воздействия окружающей среды, что, в свою очередь, позволяет повысить точность навигации, выдачи целеуказаний и/или стабилизации объектов.

Инерциальные измерительные модули ADIS1646x и ADIS1647x специально спроектированы для подавления потенциальных источников значительных погрешностей, включая влияние ускорения, межосевой чувствительности, а также температурного дрейфа и дрейфа, вызванного механическими напряжениями.

Модуль ADIS16470 в 44-контактном корпусе BGA имеет габариты всего 11 × 15 × 11 мм – и эта крошка представляет собой полнофункциональную инерциальную систему с трехосевыми цифровыми гироскопом и акселерометром.

Диапазоны измерений гироскопа ±2000°/c с погрешностью взаимной ориентации осей ±0.1°. Стабильность смещения в установившемся состоянии 8°/час, случайный уход по углу 0.15°/√час. Среднеквадратичная плотность шума гироскопа — 0.008 °/с/√Гц.

Прецизионный цифровой акселерометр имеет диапазон измерения ±40 g со стабильностью смещения в установившемся состоянии 13×10-6 g и среднеквадратичным шумом 100×10-6 g /√Гц.

Каждый из инерциальных датчиков, входящих в состав ADIS16470, основан на комбинации передовой технологии iMEMS® и схемы обработки сигнала, оптимизирующей динамические характеристики. При изготовлении продукта каждый датчик подвергается калибровке чувствительности, смещения, взаимной ориентации осей и линейного ускорения (смещение гироскопа). В результате, каждому из датчиков соответствуют собственные формулы динамической компенсации, обеспечивающие точные измерения.

Все необходимые испытания и калибровки проводятся на этапе изготовления модуля, благодаря чему время, затрачиваемое на его интеграцию в систему, значительно сокращается. Жесткое согласование взаимной ориентации осей упрощает проведение юстировки инерциальной системы координат в навигационных системах. Порт SPI и набор внутренних регистров обеспечивают простой интерфейс для сбора данных и конфигурирования устройства.

Модуль выдерживает ударные нагрузки 2000 g и предназначен для работы в температурном диапазоне от −25°C до +85°C.

Модули ADIS16475/65 отличаются от ADIS16470 меньшим диапазоном измерений (±125°/с, ±500°/с или ±2000°/c для гироскопа и ±8 g для акселерометра) при, соответственно, более высокой точности. Эти модули имеют расширенный температурный диапазон эксплуатации: от −40°C до +105°C. Между собой ADIS16475 и ADIS16465 отличаются форм-фактором – первый выпускается в 44-контактном корпусе BGA (11 × 15 × 11 мм), второй – в корпусе 22.4 × 22.4 × 9 мм со стандартным 14-пиновым интерфейсом ML-14-6.

И наконец, парочка ADIS16477 и ADIS16467 сочетает в себе лучшие характеристики вышеперечисленных модулей: широкий выбор диапазонов измерений гироскопа (±125°/с, ±500°/с или ±2000°/c), широкий диапазон измерений акселерометра ±40 g, при этом улучшенную точность измерений и расширенный температурный диапазон. Также ADIS16477 и ADIS16467 дают разработчикам возможность выбора форм-факторов BGA или со стандартным коннектором.

adis16470-new-imu-2

Понятное дело, Analog Devices позаботились и об оценочной системе. EVAL-ADIS2 совместима с Windows и поставляется с рядом пакетов прикладного ПО, работающего в ОС Windows XP, Vista и Windows 7 и использующего 32- или 64-разрядные драйверы USB. Стандартный 16-контактный интерфейс обеспечивает подключение к любым интерфейсным платам iSensor (ADIS16xxx/PCBZ). Питание для тестируемого устройства (DUT) может поступать от USB (выбирается из +3.3В и +5В) или от внешнего источника питания. Для тех, кто знаком с системой предыдущего поколения (EVAL-ADIS), EVAL-ADIS2 имеет ряд существенных усовершенствований, включая поддержку кабелей большей длины и возможность работы в более широком диапазоне температур (от -40°C до +85°C).


vd-mais-professional-distributorЗа консультациями по поставкам новейших компонентов и систем обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS — официального дистрибьютора продукции Analog Devices и профессионального поставщика инновационных решений для высокотехнологичных отраслей промышленности Украины.