Технология MEMS

    Датчики движения STMicroelectronics

    Технология MEMS (Microelectromechanical systems - микроэлектромеханические системы) в настоящее время активно развивается. Датчики завоевали многие сегменты рынка, такие как мобильные телефоны, автомобили, медицинские приборы и т.д. Рынок MEMS датчиков растет на 20% в год. И огромную роль в развитии рынка MEMS датчиков играет компания STMicroelectronics (ST). Датчики, основанные на MEMS технологии, ST выпускает уже несколько лет. Основная продукция это многоосевые акселерометры и гироскопы.

    Гироскопы

    MEMS гироскопы ST представлены как одноосевыми, просто реагирующими на отклонение от курса движения (рыскание), так и многоосевыми, регистрирующими угловое отклонение и вращение. Гироскопы имеют самый широкий в отрасли диапазон измеряемых значений угловой скорости от 30°/с до 6000°/с. Инновационное решение применяемое при производстве чувствительных элементов таких гироскопов, позволяет создавать два раздельных выхода сигналов по каждой оси – выход без усиления для общего обнаружения углового движения, а также выход с 4-кратным усилением для высокоточных измерений, что улучшает гибкость разработки.

    ST предлагает три семейства гироскопов (рис. 1):

    - Yaw (отклонение от курса движения, рыскание);

    - Pitch and Roll (угол наклона и вращение);

    - Pitch and Yaw (угол наклона и рыскание);

     

    Рисунок 1. Номенклатура MEMS гироскопов STMicroelectronics

    Основные свойства:

    - аналоговый выход;

    - выход данных об абсолютной угловой скорости;

    - расширенный диапазон питающих напряжений: 2,7 … 3,6 В;

    - широкий диапазон измеряемых величин: от 30°/с для Lxx503AL до 6000°/с для Lxx5150AL;

    - ток потребления в спящем режиме менее 10 мкА;

    - высокое разрешение измерений: 0.014°/с /√Hz при 30°/с;

    - очень высокая температурная стабильность: 0.08°/с/°С;

    - расширенный диапазон рабочих температур: -40°С … + 85°С;

    - встроенная функция самотестирования;

    - встроенный низкочастотный фильтр;

    - высокая устойчивость к ударам;

    - корпус LGA-16L.

    Применение:

    - стабилизация картинки в фото и видео камерах;

    - игровые приставки;

    - интеллектуальные пульты дистанционного управления;

    - GPS навигаторы;

    - датчики движения роботов;

    - стабилизация платформ для индустриальных приложений.

    Линейные акселерометры

    STMicroelectronics предлагает широчайшую номенклатуру MEMS акселерометров. Акселерометры ST подразделяются на 2-х и 3-х осевые, с аналоговыми и цифровыми выходами (табл. 1 и 2). Диаграмма акселерометра с аналоговыми выходами представлена на рисунке 2. Диаграмма акселерометра с цифровыми выходами представлена на рисунке 3. Номенклатура акселерометров ST наглядно продемонстрирована на рисунке 4. Корпуса акселерометров и гироскопов ST изображены на рисунке 5.

    Основные свойства аналоговых акселерометров:

    - пределы измерений ускорений: ±2g/±6g;

    - ток потребления в нормальном режиме менее 0,5 мА;

    - ток потребления в спящем режиме менее 1 мкА;

    - полоса пропускания до 3 кГц;

    - разрешение лучше чем 0,5 мg при 100 Гц;

    - очень высокая температурная стабильность: 0,2 мg/°С;

    - расширенный диапазон рабочих температур: -40°С … + 85°С;

    - встроенная функция самотестирования;

    - высокая устойчивость к ударам 10000g при 0,1 мс;

     

    Рисунок 2. Диаграмма акселерометра с аналоговыми выходами

    Основные свойства цифровых акселерометров:

    - цифровые SPI и I²C интерфейсы;

    - пределы измерений ускорений: ±2g/±4g/±8g;

    - ток потребления в нормальном режиме менее 0,3 мА;

    - ток потребления в экономичном режиме менее 10 мкА;

    - ток потребления в спящем режиме менее 1 мкА;

    - разрешение лучше чем 1 мg;

    - очень высокая температурная стабильность: 0,2 мg/°С;

    - расширенный диапазон рабочих температур: -40°С … + 85°С;

    - встроенная функция самотестирования;

    - высокая устойчивость к ударам 10000g при 0,1 мс;

    Интеллектуальные встроенные функции:

    - два независимых полностью программируемых сигнала прерываний;

    - расширенные функции «свободное падение» и «пробуждение»;

    - функция распознавания однократного нажатия и двойного нажатия (click and double click);

    - функция «прямого распознавания»;

    - функция пробуждения;

    - встроенный высокочастотный фильтр.

     

    Рисунок 3. Диаграмма акселерометра с цифровыми выходами

     

    Таблица 1. Акселерометры с аналоговым интерфейсом

    P/N

    LGA корпус, мм – кол-во выводов

    Оси

    Диапазон измерений ускорений, тип

    Напряжение питания, В

    Плотность шумов

    Ток потребления (тип)

    Ток потребления в режиме Power down

    (x,y,z)

    ±g

    мин

    тип

    макc

    мкg/√Hz

    мА

    мкА

    LIS244AL

    4x4x1,5 - 16

    x,y

    2

    2,4

    3

    3,6

    220

    0,65

    -

    LIS244ALH

    4x4x1,5 - 16

    x,y

    2/6

    2,4

    3,3

    3,6

    50

    0,68

    1

    LIS332AR

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2

    2,16

    3

    3,6

    100

    0,3

    1

    LIS332AX

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2

    2,16

    3

    3,6

    100

    0,3

    1

    LIS352AR

    3x5x0,9 - 14

    x,y,z

    2

    2,16

    3,3

    3,6

    100

    0,3

    1

    LIS352AX

    3x5x0,9 - 14

    x,y,z

    2

    2,16

    3,3

    3,6

    100

    0,3

    1

    LIS302SG

    3x5x0,9 - 14

    x,y,z

    2

    3

    3,3

    3,6

    200

    0,65

    1

    LIS344AL

    4x4x1,5 - 16

    x,y,z

    3,5

    2,7

    3

    3,3

    275

    0,69

    -

    LIS344ALH

    4x4x1,5 - 16

    x,y,z

    2/6

    2,4

    3,3

    3,6

    50

    0,68

    1

    LIS311AL

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2

    3

    3,3

    3,6

    500

    0,65

    1

     

    Таблица 2. Акселерометры с цифровым интерфейсом

    P/N

    LGA корпус, мм – количество выводов

    Оси

    Диапазон измерений ускорений, тип

    Напряжение питания, В

    Число бит

    Ток потребления (тип)

    Ток потребления в режиме Power down

    (x,y,z)

    ±g

    мин

    тип

    макc

    мА

    мкА

    LIS202DL

    3x5x0,9 - 14

    x,y

    2/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,3

    1

    LIS302DL

    3x5x0,9 - 14

    x,y,z

    2/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,3

    1

    LIS35DE

    3x5x0,9 - 14

    x,y,z

    2/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,3

    1

    LIS331DL

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,3

    1

    LIS33DE

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,3

    1

    LIS3LV02DL

    4,4x7,5x1 – 16

    x,y,z

    2/6

    2,16

    3,3

    3,6

    12

    0,65

    1

    LIS331DLF

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2/4/8

    2,16

    2,5

    3,6

    6

    0,25

    1

    LIS331DLM

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2/4/8

    2,16

    2,5

    3,6

    8

    0,25

    1

    LIS331DLH

    3x3x0,9 - 16

    x,y,z

    2/4/8

    2,16

    2,5

    3,6

    12

    0,25

    1

     

    Рисунок 4. Номенклатура MEMS STM

     

    Рисунок 5. Корпуса акселерометров и гироскопов STM

    скачать в формате PDF

    Яндекс.Метрика