Работа с акселерометъра LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ
Кратко описание
Микросхемите LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ са триосен акселерометър, който се състои от сензорен елемент и интерфейсен елемент, който предава измереното ускорение през серийните интерфейси I²C/SPI.
Специален производствен процес за инерционни сензори и изпълнителни механизми в силиций, разработен от ST, се използва за внедряване на сензорен елемент, способен да регистрира ускорение.
Интерфейсният елемент е направен с помощта на CMOS технология, настроена да отговаря по-добре на характеристиките на чувствителния елемент. При разработването на специална схема тази технология даде възможност да се получи висока степен на интеграция.
Акселерометрите имат избор от потребителя на диапазон на измерване от ± 2g и ± 6g и са способни да измерват ускорението във всички оси с честотна лента 640Hz. Широчината на честотната лента може да бъде избрана според изискванията на тяхното приложение.
Възможността за самотестване позволява на потребителя да тества производителността на акселерометъра.
Можете да зададете прагова стойност за ускорение, надвишаваща която поне по една ос ще задейства генерирането на прекъсване от акселерометъра.
LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ се предлагат в пластмасов SMD корпус и са определени за температурен диапазон от -40ºC до + 80ºC.
LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ принадлежат към семейство продукти, подходящи за много задачи:
- откриване на свободно падане
- активиране на функции в преносими устройства чрез движение
- системи против кражба и инерционна навигация
- устройства за въвеждане на игри и виртуална реалност
- мониторинг и компенсация на вибрациите
- определяне на ъгъла на наклон
Таблица 1: Описание на щифтовете на акселерометрите LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ.
Терминология
Чувствителност
Чувствителността характеризира коефициента на трансфер на сензора и може лесно да бъде определена чрез прилагане на ускорение от 1g към него. Сензорът може да измерва постоянно ускорение. Възможно е да запомните изходната стойност на сензора, когато интересуващата ос е насочена към центъра на земята, и изходната стойност след завъртане на оста на 180 градуса (оста е насочена към небето). В резултат на ускорение, равно на ± 1g, ще бъде приложено към акселерометъра. Действителната чувствителност на сензора може да бъде получена чрез изваждане на по-голямата стойност от по-малката и разделяне на получената разлика наполовина. Тази стойност почти не се променя с температурата и с течение на времето. Толерансът на чувствителност определя диапазона от стойности на чувствителност за голям брой сензори.
Нивото на нулево отместване описва отклонението на изходния сигнал от идеалното при липса на ускорение на сензора. В стабилно състояние, на хоризонтална повърхност, сензорът трябва да измерва 0g по оста X и 0g по оста Y, докато оста Z трябва да измерва 1g. Показаната стойност трябва да е точно в средата на динамичния диапазон на сензора. Отместването на нулевото ниво ще бъде отклонението на изходната стойност от идеалното. Това е до известна степен резултат от "натоварването", приложено към прецизния MEMS сензор. В резултат на това нулевото ниво може леко да се промени след инсталирането на акселерометъра на печатната платка или при голямо механично натоварване. Отместването варира леко в зависимост от температурата. Нулевото ниво е стабилно за сензора през целия му живот. Zero Level Tolerance определя обхвата на стойностите на отместването за набор от сензори.
Самопроверка
Самопроверката ви позволява да проверите механичните и електрическите части на сензора чрез преместване на инерционна маса под действието на тестова електростатична сила. Ако битът ST на регистъра CTRL_REG1 е зададен на '0', функцията за самопроверка е деактивирана. Ако битът ST на регистъра CTRL_REG1 е зададен на '1', към сензора се прилага стимул, като по този начин се симулира определено ускорение. В резултат на това ще бъде записана промяна в стойностите, издадени от акселерометъра, което съответства на избрания обхват на измерване и зависи от захранващото напрежение и чувствителността на акселерометъра. В режим на самопроверка акселерометърът извежда стойности, които са алгебричната сума на сигналите, причинени от ускорението, действащо върху сензора, и изпитваната електростатична сила. Акселерометърът работи правилно, ако изходните стойности варират в рамките на амплитудата, според спецификацията.
Функционалност
Както споменахме, LIS3LV02DL и LIS3LV02DQ са високопроизводителни, нискомощни, 3-осни цифрови изходни акселерометри. Те се състоят от сензорен елемент и интерфейсна част, която предава информация за измереното ускорение към външния свят.
Чувствителен елемент
За създаване на повърхностен микромеханичен акселерометър, патентована технология. процес. Технологията дава възможност да се направят окачени силициеви конструкции, които са свързани към основата само в няколко точки, наречени анкери. Тези структури могат да се движат свободно в посока на забележимото ускорение. За да се осигури съвместимост с традиционните техники за опаковане на чипове, над сензорния елемент е поставен специален капак, за да се предотврати блокирането на движещи се части след инжекционната фаза на пластмасовия корпус.
Когато към сензора се приложи ускорение, референтната маса се измества от първоначалното си положение и дисбалансира капацитивния полумост. Този дисбаланс се измерва чрез интегриране на заряда, причинен от импулс на напрежение, приложен към сензорния кондензатор.
В покой номиналната стойност на капацитета на кондензаторите е около няколко pF, под действието на ускорението максималното изменение на капацитета достига 100 fF.