意法半导体公司的一款新型高精度低功耗双轴数字倾角仪包括一个嵌入式可编程机器学习核心,可将人工智能算法集成到传感器中,降低功耗,减少数据传输到云端。

尽管许多高精度倾斜仪都是单轴设备,但新型双轴IIS2ICLX加速度计可以沿两个轴(俯仰和滚转)感测相对于水平面的倾斜,或者通过组合两个轴,可以在±180°的范围内以高且可重复的精度和分辨率测量相对于水平面的单个方向的倾斜。数字输出简化了系统设计,并通过节省外部数模转换或滤波来降低物料清单(BOM)成本。

IIS2ICLX倾角仪采用MEMS加速度计技术,具有±0.5/±1/±2/±3g的可选择满刻度,并通过I2.C或SPI数字接口。嵌入式补偿可将温度稳定性保持在0.075mg/°C以内,即使环境温度发生极端波动,也能确保高精度和可重复性。其15μg/√Hz的超低噪声密度能够实现高分辨率倾斜传感以及结构健康监测所需的低水平低频振动传感。

传感元件是使用意法半导体开发的专用微机械加工工艺制造的,用于在硅片上生产惯性传感器和致动器。IC接口是使用CMOS工艺制造的,该工艺允许高水平的集成来设计专用电路,该专用电路被修整以更好地匹配感测元件的特性。

高稳定性和可重复性、高精度和高分辨率的结合使倾斜仪特别适用于工业应用,如天线指向和监测、平台调平、叉车和建筑机械、调平仪器、设备安装和监测以及太阳能电池板的安装和阳光跟踪,以及工业4.0应用,如机器人和自动导引车(AGV)。

在结构健康监测中,准确测量倾斜度和振动有助于评估高塔等结构和桥梁或隧道等基础设施的完整性。与使用早期更昂贵的技术在经济上可行的结构相比,包含IIS2ICLX的价格合理的电池供电MEMS倾斜传感器能够对更多的结构进行安全监测。

连接外部传感器和嵌入式机器学习核心
IIS2ICLX可以被配置为生成由用户定义的运动模式激活的中断信号。加速度计、陀螺仪和压力传感器等外部传感器可以使用传感器集线器功能连接到它。这些数据可以用作嵌入式有限状态机中多达16个程序的输入,所有16个程序都是独立的,每个程序都有自己的专用存储区,并被独立执行。当达到结束状态或执行某些特定命令时,会产生中断。

ST IIS2ICLX machine learning core
倾斜仪嵌入了一个用于机器学习处理的专用核心,允许在应用处理器中运行的一些算法移动到MEMS传感器。(图片:意法半导体)

测斜仪还嵌入了一个用于机器学习处理的专用核心,该核心提供了系统灵活性,允许在应用处理器中运行的一些算法移动到MEMS传感器,从而降低功耗。机器学习核心逻辑提供了识别数据模式(例如运动、压力、温度、磁性数据)是否与用户定义的类集匹配的能力。应用的典型示例可以是异常振动识别、复杂运动或状态识别和活动检测。IIS2ICLX机器学习核心处理来自加速度计的数据模式,但也可以通过使用传感器集线器功能连接和处理外部传感器数据(来自陀螺仪或其他外部倾角计/加速度计、温度或压力传感器)。机器学习处理的结果可在任何时候从应用处理器读取的专用输出寄存器中获得。

为了使用IIS2ICLX开发应用程序,ST提供了特定的软件库来支持传感器校准和倾斜角度的实时计算。这些软件库是STM32Cube的X-CUBE-MEMS1扩展软件包的一部分。

IIS2ICLX封装在高性能陶瓷腔LGA封装中,尺寸为5mm x 5mm x 1.7mm,工作温度范围为-40°C至+105°C。现在有样品数量。