MSU204B MEMS tröghetsmätenhet

 

 

 

Vibrationsdämpning och attitydkontroll av industriell utrustning

Automatiska styrsystem

Robot rörelsekontroll

Kardanstabilisering och kontroll

Precisionsinstrument och mätare

 

 

MSU204B MEMS är en kompakt, hög-precision 9-axis tröghetsmätningsenhet (IMU), lämplig för hög-precisionsnavigering, rörelsekontroll och dynamisk mätning av rörliga bärare. MSU204B-seriens tröghetsmätningsmodul integrerar MEMS-gyroskop, MEMS-accelerometer och MEMS-magnetometer i ett enda hölje. Det inbyggda-gyroskopet, accelerometern och magnetometern använder-det senaste-mems tröghetstillverkningsteknik, med hög tillförlitlighet och robust mekanisk struktur. Den kan noggrant mäta vinkelhastighet, linjär acceleration och magnetfältdata för rörliga bärare under svåra miljöförhållanden.

 

 

Företaget är ett-högteknologiskt företag med fullständiga slutna-slingfunktioner från fiberlindning till FOG, fiber/MEMS tröghetsprodukter, IMU-kretsar, programvara och testutrustning. End-to-end process control förbättrar kvaliteten och minskar kostnaderna. Den fungerar enligt ISO9001 och säkerställer tillförlitlighet och konsistens. MSU204B-modulen för tröghetsmätning har ett hölje av aluminiumlegering, som är lätt med hög strukturell styrka och utmärkt anti-vibrations- och anti{10}chockprestanda.

 

 

Produktintroduktion

MSU204B MEMS är en kompakt, hög-precision 9-axis tröghetsmätningsenhet (IMU), lämplig för hög-precisionsnavigering, rörelsekontroll och dynamisk mätning av rörliga bärare. MSU204B-seriens tröghetsmätningsmodul integrerar MEMS-gyroskop, MEMS-accelerometer och MEMS-magnetometer i ett enda hölje. Det inbyggda-gyroskopet, accelerometern och magnetometern använder-det senaste-mems tröghetstillverkningsteknik, med hög tillförlitlighet och robust mekanisk struktur. Den kan noggrant mäta vinkelhastighet, linjär acceleration och magnetfältdata för rörliga bärare under svåra miljöförhållanden.

 

Nyckelfunktioner

• 3-axligt digitalt gyroskop, mätområde ±450 grader /s
• 3-axlig digital accelerometer, mätområde ±40 g
• Full-temperaturkalibrering och kompensation som täcker -40 grader ~ +80 grader (för gyroskop och accelerometrar)
• Kompatibel med SPI seriell kommunikation
• Inbyggd- temperatursensor
• Kompakt storlek och lätt design
• Pin-to-pin kompatibel med ADIS16495

 

Applikationsfält

• Vibrationsdämpning och attitydkontroll av industriell utrustning
• Automatiska styrsystem
• Robot rörelsekontroll
• Kardanstabilisering och kontroll
• Precisionsinstrument och mätare

 

 

Tabell 1 Prestandaparametrar för MSU204B Tröghetsmätningsmodul

Parametergrupp		Testtillstånd	Min.	Typisk	Max.	Enhet.
Gyroskop	Mätområde			±350	±500	grad /s
	Full-temperaturbias	1sigma		±20	60	grad /h
	Bias Stabilitet	10 sekunders utjämning		3	5	grad /h
	Bias Instabilitet	Allan varians		0.3	0.5	grad /h
	Bias Repeterbarhet			1	5	grad /h
	Angular Random Walk			0.08	0.1	grad /√h
	Skalfaktor Icke-linjäritet				±100	ppm
	Korskopplingsfel-				±0.001	rad
	Bandbredd				200	Hz
Accelerometer	Mätområde			±20	±40	g
	Full-temperaturbias	1sigma		±1	±3	mg
	Bias Stabilitet	10 sekunders utjämning		0.05	0.1	mg
	Bias Instabilitet	Allan varians		0.01	0.03	mg
	Bias Repeterbarhet			0.05	0.1	mg
	Velocity Random Walk				0.03	m/s/√h
	Skalfaktor Icke-linjäritet	±1g		±200	±200	ppm
	Korskopplingsfel-				±0.001	rad
	Bandbredd				200	Hz
Magnetometer	Mätområde				±8	Gs
	Upplösning			200		μGs
	Bullerdensitet			50		μGs
	Bandbredd			200		Hz
Kommunikationsgränssnitt	SPI klockfrekvens				10	MHz
	UART Baud Rate		9.6	460.8	921.6	kbps
Elektriska egenskaper	Driftspänning		3.0	3.3	3.6	V
	Energiförbrukning			0.5		W
	Ripple (Peak-to-Peak)	Topp-till-Topp			100	mV
Starttid	-			2		s
Mekaniska egenskaper	Dimensionera		47.0 × 44.0 ×14.0			mm
	Vikt				50	g
Driftmiljö	Driftstemperatur		-40		80	grad
	Förvaringstemperatur		-55		85	grad
	Vibrationsmotstånd		10-2000 Hz, 6,06 g
	Stötmotstånd		30 g, 11 ms
	Överbelastningstolerans	Halv-sinuspuls	1000g
Pålitlighet	MTBF (Mean Time Between Failures)			20000		h
	Kontinuerlig drifttid			120		h
Obs: Typiska värden motsvarar 1σ statistiska resultat härledda från testdata från flera produktprover.

 

Mekaniska och elektriska specifikationer

Mekaniska egenskaper

MSU204B-modulen för tröghetsmätning använder ett hölje av aluminiumlegering, som är lätt med hög strukturell styrka och utmärkt anti-vibrations- och anti-chockprestanda. Enhetens konturdimension visas i figur 1, och enheten är fixerad med fyra M2-skruvar.

Figur 1 Modulöversikt Måttritning

 

Produktmärkning & Koordinatdefinition

Under installationen måste modulens bärarkoordinatsystem upprätthålla ett fast relativt förhållande till målutrustningens bärarkoordinatsystem. Bärarkoordinatsystemets definition av MSU204B MEMS tröghetsmätningsmodul visas nedan.

Figur 2 Referensdiagram för tröghetssensoraxel

 

Gränssnittsegenskaper

MSU204B-tröghetsmätningsmodulen använder en anpassad dubbel-radstiftskontakt FTMH-112-02-H-DH för extern signalutgång (matchande kontakt: Samtec CLM-112-02 eller motsvarande alternativ), som ger ström och realiserar extern kommunikation. Stifttilldelningen för kontakten definieras i Tabell 2.

Tabell 2 Anslutningsstift Definition av MSU204B tröghetsmätningsmodul

Pinnummer	Namn	Typ	Beskrivning
10, 11, 12	VDD	Strömförsörjning	-
13, 14, 15	GND	Power Ground	-
7	DIO1	Ingång/utgång	Konfigurerbar allmän-IO
9	DIO2	Ingång/utgång
1	DIO3	Ingång/utgång
2	DIO4	Ingång/utgång
3	SPI-CLK	Input	SPI master-slavläge fast, ej-konfigurerbart
4	SPI-MISO	Produktion
5	SPI-MOSI	Input
6	SPI-CS	Input
16	UART-0-TXD	Produktion	UART0, felsök endast-
17	UART-0-RXD	Input
8	RST	Input	Hårdvaruåterställning
23	VDD RTC	Strömförsörjning	Oanvänd
22, 24, 18, 19, 20, 21	NC	Reserverad	Ingen intern anslutning

Figur 3 Diagram för etikett för extern kontaktstift

 

När matningsspänningen sjunker under enhetens drifttröskel, ska spännings-avhållningstiden tOFF före åter-strömmen inte vara mindre än 3 sekunder. Otillräckligt-avstängningsintervall kan orsaka onormal start, spärr- eller initialiseringsfel av enheten.

 

Extern kommunikation

MSU204B är ett fristående-sensorsystem. Den startar automatiskt efter giltig strömförsörjning, slutför initialiseringen, börjar sedan sampling, bearbetning och skrivning av kalibrerad sensordata till utdataregister, som kan nås via SPI-gränssnitt. SPI-bussen är vanligtvis ansluten till en kompatibel port på en inbyggd processor. Fyra SPI-signaler stöder synkron seriell dataöverföring. Under fabriksinställningen fungerar DIO4 som dataklar flagga; detta stift kommer att dra högt när nya giltiga data finns i utgångsregister.

Figur 4 Schematisk elektrisk anslutning

 

Tabell 3 Allmän SPI-värdkonfiguration

Värdparameter	Beskrivning
Värdläge	MSU204B fungerar som SPI-slavenhet
SCLK Frekvens	Max seriell klocka Mindre än eller lika med 10 MHz
SPI-läge	Läge 3 (CPOL=1, CPHA=1)
Bitordning	MSB-första överföringen
Databredd	16-bitars skiftregisterram

SPI-gränssnittet stöder full-duplexkommunikation: den externa processorn kan skriva DIN-data medan den läser DOUT-data om den föregående transaktionen är en läsbegäran (se figur 4). Figur 4 tillhandahåller bitkodningsexempel för DIN- och DOUT-signaler.

Figur 5 SPI-kommunikationsbitsekvens

 

MSU204B aktiverar automatiskt sida 0 för dataregisteråtkomst efter uppstart-. När du har öppnat andra registersidor, skriv 0x00 till PAGE_ID-registret (DIN=0x8000) för att växla tillbaka till sida 0.

Att läsa ett enda register kräver två 16-bitars SPI-cykler:

Den första cykeln skickar registeradressbegäran med bitallokering definierad i figur 3

Den andra cykeln returnerar målregisterdata via DOUT

Den första biten i DIN-kommandot är 0, följt av hög/låg byte av registeradress. De sista 8 bitarna är dummybitar, men en fullständig 16 SCLK-cykel krävs för SPI-mottagning av begäran.

Figur 5 illustrerar två på varandra följande registerläsoperationer: DIN=0x1A00 begär Z_GYRO_OUT registerdata, sedan begär DIN=0x1800 Z_GYRO_LOW registerdata.

Figur 6 Exempel på SPI-läs transaktion

 

Tabell 4 Minneskarta för användarregistrering (N/A=Ej tillämpligt)

R/W	Sid-ID	Adress	Standardvärde	Register Beskrivning
R/W	0x00	0x00	0x00	Sid-ID Välj Registrera
R	0x00	0x0E	N/A	Temperaturutgång
R	0x00	0x10	N/A	X-axelgyroutgång (lågt ord)
R	0x00	0x12	N/A	X-axelgyroutgång (högt ord)
R	0x00	0x14	N/A	Y-axelgyroutgång (lågt ord)
R	0x00	0x16	N/A	Y-gyroutgång (högt ord)
R	0x00	0x18	N/A	Z-axelgyroutgång (lågt ord)
R	0x00	0x1A	N/A	Z-axelgyroutgång (högt ord)
R	0x00	0x1C	N/A	X-axelaccelerometerutgång (lågt ord)
R	0x00	0x1E	N/A	X-axelaccelerometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x20	N/A	Y-axel Accelerometerutgång (lågt ord)
R	0x00	0x22	N/A	Y-axel Accelerometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x24	N/A	Z-axel Accelerometerutgång (lågt ord)
R	0x00	0x26	N/A	Z-axelaccelerometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x28	N/A	X-axelns magnetometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x2A	N/A	Y-axelns magnetometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x2C	N/A	Z-axelns magnetometerutgång (högt ord)
R	0x00	0x2E	N/A	Barometriskt tryckutgång (lågt ord)
R	0x00	0x30	N/A	Barometriskt tryckutgång (högt ord)
R	0x00	0x7E	0x4068	Del ID-utgång (kompatibel med ADIS16488)

 

Tröghetssensordataformat

Utgångsregistren för gyroskop, accelerometer och barometer använder 32-bitars binärt format, uppdelat i två separata 16-bitars register. Figur 7 visar hur registerpar sammanställer tröghetsmätdata. Till exempel lagrar X_GYRO_OUT höga 16 bitar, X_GYRO_LOW lagrar låga 16 bitar. I de flesta scenarier är endast hög 16-bitars registerdata tillräcklig för att uppfylla upplösningskraven.

Figur 7 Exempel på gyroskoputgångsformat (DEC_RATE > 0)

 

Temperatur Beräkningsformler

Aktuell temperatur=25 + TEMP_OUT × 0,00565

Gyroskopberäkningsformel

X-axelgyroskop	X_GYRO_OUT	X_GYRO_LOW
	1LSB=0.02 grad/s	Vikten av den mest signifikanta biten (MSB) är 0,01 grad/s, och vikten av efterföljande bitar minskar med hälften i följd.
	0. 02 * X_GYRO_OUT	0,01*MSB+0.005*...

 

Accelerometer beräkningsformel

X-axelaccelerometer	X_ACCL_OUT	X_ACCL_LOW
	1LSB=0.8mg	Vikten av den mest signifikanta biten (MSB) är 0,4 mg, och vikten av efterföljande bitar minskar med hälften i följd.
	0,8 * X_ACCL_OUT	0,4 * MSB + 0.2*...

 

Formel för beräkning av magnetfält:

X--axelmagnetometer	X_MAGN_OUT
	1LSB=0.1mGauss
	0,1 * X_MAGN_OUT

 

Formel för beräkning av barometriskt tryck

Barometriskt tryck (bar)	BAROM_OUT	BAROM_LOW
	1LSB=40ubar	Vikten av den mest signifikanta biten (MSB) är 20 μbar, och vikten av efterföljande bitar minskar med hälften i följd.
	40 * BAROM_OUT	20 * MSB + 10*....

 

Försiktighetsåtgärder vid produktdrift

• Bekräfta den elektriska stiftdefinitionen strikt; följ pinout-arrangemanget under kabeldragningen för att undvika felkoppling.
• Denna produkt är precisionsmätutrustning. Undvik slag, kollision eller mekanisk överbelastning som överskrider den nominella gränsen under hantering.
• Montering av planhet påverkar vinkelhastighetsmätningen avsevärt. Se till att monteringsytan har hög planhet för att eliminera installations-inducerade fel.
• Fäst modulen ordentligt och tillförlitligt för att förhindra mätavdrift orsakad av lös montering.
• Vidta anti-skyddsåtgärder under installation och drift; att bära ett anti-armband rekommenderas.
• Använd enheten strikt i enlighet med denna manual och kontrollera att den yttre miljön uppfyller driftskraven. Ta inte isär höljet eller modifiera den interna hårdvaran om något fel uppstår; kontakta vårt tekniska supportteam för felsökning.

 

Populära Taggar: msu204b mems tröghetsmätenhet, Kina msu204b mems tröghetsmätenhetstillverkare, fabrik