وبلاگ شرکت در مورد ST LIS2HH12 سرعت سنج خطی سه محور با رابط خروجی دیجیتال I2C / SPI برای هواپیماهای بدون سرنشین

شرکت شنژن مینگجیادا الکترونیکس با مسئولیت محدود، شتاب‌سنج خطی سه محوره ST LIS2HH12 را تامین و بازیافت می‌کند که دارای رابط‌های خروجی دیجیتال I²C/SPI است و برای کاربردهای پهپاد مناسب است.I. شرح محصول LIS2HH12

LIS2HH12 یک شتاب‌سنج خطی سه محوره فوق کم مصرف و با کارایی بالا است که متعلق به سری 'pico' می‌باشد.LIS2HH12 یک بافر First-In, First-Out (FIFO) را در خود جای داده است که به کاربران امکان می‌دهد داده‌ها را ذخیره کنند و در نتیجه بار پردازنده میزبان را کاهش دهند.

LIS2HH12 از یک بسته باریک و فشرده پلاستیکی گرید آرایه (LGA) استفاده می‌کند که عملکرد قابل اعتماد را در محدوده دمایی گسترده -40 درجه سانتیگراد تا +85 درجه سانتیگراد تضمین می‌کند.LIS2HH12 از یک فرآیند تولید بالغ MEMS (سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی) استفاده می‌کند و واحدهای تشخیص شتاب محور X، Y و Z را بر روی یک تراشه ادغام می‌کند و امکان اکتساب همزمان داده‌های حرکت خطی سه بعدی را فراهم می‌آورد. این تراشه وضعیت‌های دینامیکی مانند ترجمه، شیب، لرزش و سقوط را در طول پرواز پهپاد به دقت ثبت می‌کند و در نتیجه محدودیت‌های حسگرهای تک و دو محوره را از نظر ابعاد تشخیص برطرف می‌کند.

سازگاری رابط یک نکته برجسته کلیدی در مناسب بودن این دستگاه برای سیستم‌های پهپاد است. LIS2HH12 به طور بومی دارای رابط‌های دیجیتال دوگانه - I²C و SPI - است که امکان سازگاری انعطاف‌پذیر با راه‌حل‌های سخت‌افزاری مختلف کنترل اصلی پهپاد را فراهم می‌کند: رابط I²C دارای سیم‌کشی ساده است و به پین‌های کمی نیاز دارد، که آن را برای ادغام با واحدهای کنترل اصلی پهپادهای سبک و فشرده مناسب می‌سازد؛ می‌توان آن را به صورت موازی با سنسورهای مختلف مانند ژیروسکوپ‌ها و فشارسنج‌ها متصل کرد تا به ادغام داده‌های چند سنسوری دست یافت؛ رابط SPI نرخ انتقال داده بالاتری و مقاومت قوی‌تری در برابر تداخل ارائه می‌دهد و نیازهای انتقال داده بی‌درنگ پهپادها را در طول پرواز با سرعت بالا و تغییرات سریع وضعیت دینامیکی برآورده می‌کند، در حالی که به طور موثر از تاخیر داده‌های پرواز و از دست رفتن فریم جلوگیری می‌کند. طراحی رابط دوگانه سازگاری سخت‌افزاری را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و امکان سازگاری با تراشه‌های کنترل پهپادهای اصلی را بدون نیاز به مدارهای آداپتور اضافی فراهم می‌کند و در نتیجه هزینه‌های کلی توسعه سخت‌افزار و ردپای فیزیکی پهپاد را کاهش می‌دهد.

علاوه بر این، LIS2HH12 دارای طراحی بسته فشرده است؛ کوچک و سبک است و بار اضافی بر بدنه پهپاد وارد نمی‌کند. این امر کاملاً با الزامات طراحی پهپادهای سبک و فشرده مطابقت دارد و آن را به ویژه برای پهپادهای عکاسی هوایی میکرو و پهپادهای بازرسی قابل حمل - دستگاه‌هایی که تحت محدودیت‌های شدید بار و اندازه قرار دارند - مناسب می‌سازد.

III. پارامترهای عملکرد اصلی LIS2HH12

LIS2HH12 برای سناریوهای پرواز دینامیکی پهپادها بهینه‌سازی عملکرد تخصصی را پشت سر گذاشته است. پارامترهای اصلی آن برای الزامات کلیدی کنترل وضعیت و حفاظت ایمنی پهپاد، با مشخصات متعادل و قابلیت اطمینان عالی، سفارشی شده‌اند:

- تشخیص تطبیقی چند محدوده: از چهار محدوده اندازه‌گیری شتاب - ±2g، ±4g، ±8g و ±16g - برای انطباق با سناریوهای مختلف پرواز پشتیبانی می‌کند: محدوده ±2g با دقت بالا برای پرواز پایدار معمول برای اطمینان از دقت در تنظیم دقیق وضعیت استفاده می‌شود؛ برای مانورهای با سرعت بالا، شیرجه‌ها و سناریوهای پرواز آشفته، به تنظیمات محدوده بالا ±8g و ±16g تغییر دهید تا از اعوجاج داده ناشی از فراتر رفتن از محدوده اندازه‌گیری جلوگیری شود و به طور جامع هر دو شرایط پرواز معمول و شدید را برای پهپادها پوشش می‌دهد.- عملکرد پایدار در محدوده دمایی وسیع: با محدوده دمای عملیاتی -40 درجه سانتیگراد تا +85 درجه سانتیگراد، برای محیط‌های خارجی مانند شرایط سرد ارتفاع بالا، گرمای شدید تابستان و تغییرات دمایی پیچیده در طبیعت مناسب است. این امر مسائل مربوط به انحراف داده و خرابی سنسور در دماهای شدید را که معمولاً توسط سنسورهای استاندارد تجربه می‌شود، برطرف می‌کند و پرواز پایدار در تمام آب و هوا را برای پهپاد تضمین می‌کند.

- مصرف برق فوق‌العاده کم: از چندین حالت عملیاتی صرفه‌جویی در مصرف برق پشتیبانی می‌کند؛ مصرف برق در حالت تشخیص فعال بسیار کم است، در حالی که حالت خواب مصرف انرژی را بیشتر کاهش می‌دهد. این امر به طور موثر مصرف برق منبع تغذیه داخلی پهپاد را به حداقل می‌رساند، استقامت پرواز را افزایش می‌دهد و آن را برای پهپادهای کوچک با ظرفیت باتری محدود مناسب می‌سازد.

- خروجی داده با سرعت بالا: از نرخ‌های خروجی داده قابل تنظیم در سطوح مختلف پشتیبانی می‌کند و نیازهای نمونه‌برداری با فرکانس بالا سیستم‌های کنترل پرواز پهپاد را برآورده می‌کند. این امر بازخورد بی‌درنگ در مورد تغییرات وضعیت بدنه هواپیما را فراهم می‌کند و اطمینان از پاسخ سریع و تنظیم دقیق پارامتر توسط سیستم کنترل پرواز را تضمین می‌کند.1. تثبیت دقیق وضعیت و کنترل تعادل

در طول پرواز، پهپادها به دلیل جریان هوا و ارتعاشات بدنه هواپیما مستعد انحراف وضعیت هستند. LIS2HH12 داده‌های بی‌درنگ تغییرات شتاب خطی سه محوره را ثبت می‌کند. این تراشه همراه با الگوریتم‌های کنترل پرواز، زاویه شیب بدنه هواپیما، افست افقی و روندهای حرکت را محاسبه می‌کند و بازخورد سریعی در مورد انحرافات وضعیت بدنه هواپیما ارائه می‌دهد. این به سیستم کنترل پرواز کمک می‌کند تا به سرعت سرعت موتور و وضعیت بدنه هواپیما را تنظیم کند و امکان شناوری خودکار، پرواز پایدار و تنظیم دقیق وضعیت را فراهم می‌کند. این امر پایداری پرواز و دقت کنترل پهپاد را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و به عنوان پشتیبانی اصلی حسگر برای سیستم خود تثبیت کننده پهپاد عمل می‌کند.این تراشه با بهره‌گیری از قابلیت‌های تشخیص شتاب با دقت بالا، چندین لایه حفاظت ایمنی را برای پهپاد فراهم می‌کند، از جمله تشخیص سقوط آزاد، تشخیص برخورد و تشخیص وضعیت غیرعادی: هنگامی که پهپاد شرایط غیرعادی مانند سقوط کنترل نشده، برخورد در هوا یا کج شدن شدید را تجربه می‌کند، سنسور بلافاصله تغییرات ناگهانی در شتاب را تشخیص می‌دهد و مکانیسم‌های حفاظت اضطراری سیستم کنترل پرواز را برای شروع شناوری اضطراری، حفاظت خاموش کردن و بازنشانی وضعیت فعال می‌کند. این امر به طور موثر خطر سقوط و آسیب پهپاد را کاهش می‌دهد و در نتیجه ایمنی پرواز را افزایش می‌دهد.

3. ناوبری و موقعیت‌یابی ادغام چند سنسوری

4. مناسب برای طراحی سیستم سبک وزن

این تراشه نیازی به مدارهای شرطی خارجی ندارد و تشخیص شتاب سه محوره را بر روی یک تراشه ارائه می‌دهد. همراه با یک مدار رابط I²C/SPI مینیمالیستی، طراحی مدار سخت‌افزار پهپادها را به طور قابل توجهی ساده می‌کند و فضای اشغال شده بر روی PCB را کاهش می‌دهد. در عین حال، مصرف برق فوق‌العاده کم آن نیازهای استقامت کم مصرف پهپادها را برآورده می‌کند و سه اصل طراحی اصلی کوچک‌سازی، ساخت سبک وزن و استقامت طولانی را متعادل می‌کند و آن را کاملاً با نیازهای توسعه پهپادهای میکرو درجه مصرف کننده و پهپادهای بازرسی سبک صنعتی مناسب می‌سازد.

V. خلاصه LIS2HH12

شتاب‌سنج خطی سه محوره ST LIS2HH12، با مزایای جامع خود - از جمله سازگاری بالا از طریق رابط‌های دوگانه I²C/SPI، دقت بالا و نویز کم، پایداری بالا در محدوده دمایی وسیع، مصرف برق فوق‌العاده کم، و طراحی فشرده و سبک وزن - به طور دقیق نیازهای کاربردی اصلی کنترل وضعیت پهپاد، حفاظت ایمنی و ناوبری اینرسی را برآورده می‌کند. در مقایسه با شتاب‌سنج‌های استاندارد، پاسخ دینامیکی سریع‌تر، سازگاری محیطی بیشتر و ادغام سخت‌افزاری انعطاف‌پذیرتر را ارائه می‌دهد. این امر به طور موثر پایداری پرواز، مانورپذیری و ایمنی پرواز پهپاد را بهبود می‌بخشد و آن را به جزء اصلی ترجیحی برای سیستم‌های سنجش اینرسی در پهپادهای کوچک تبدیل می‌کند. این تراشه به طور گسترده در سناریوهای مختلف پهپاد، از جمله عکاسی هوایی مصرف کننده، بازرسی صنعتی، نظارت امنیتی و مسابقه کاربرد دارد.