مدونة الشركة حول مقياس تسارع خطي ثلاثي المحاور رقمي MEMS ST LIS2DH12 للطائرات بدون طيار

شينزن مينغجيادا إلكترونيات الشركة المحدودة توفير وإعادة تدوير STLIS2DH12معدل تسارع الرقمية الخطية ذات ثلاثة محاور MEMS، مناسب لتطبيقات الطائرات بدون طيار.

أنا.LIS2DH12لمحة عامة عن المنتج

الـ STLIS2DH12هو عداد تسارع رقمي خطي ذو ثلاثة محاور منخفضة الطاقة عالية الأداء من MEMS أطلقته شركة STMicroelectronics.وهو جزء من سلسلة ST Femtosecond / Nano سلسلة من رقائق أجهزة الاستشعار الدقيقة ومصممة خصيصًا لسيناريوهات الكشف عن الحركة التي تتطلب استهلاك طاقة منخفض، استجابة ديناميكية عالية واستقرار عال. الشريحة دمج وحدات استشعار التسارع ثلاثي المحورية عالية الدقة مع وحدة معالجة إشارات رقمية.لا يتطلب أي دوائر تحويل من التناظرية إلى الرقمية الخارجية ويمكنها إخراج إشارات رقمية موحدة مباشرةوهو مناسب تماماً للوظائف الأساسية مثل استشعار موقف الطيران، ومراقبة الحركة وحماية السلامة في الطائرات بدون طيار الصغيرة من الدرجة الاستهلاكية والصناعية،مما يجعلها واحدة من المكونات الأساسية المفضلة لوحدة قياس الثبات بدون طيار (IMU).

هذه الرقاقة تُزيل تداخل الإشارة وفقدان الدقة المرتبط بالمستشعرات التناظرية التقليدية، مع توفير مزايا نطاق قياس واسع،استهلاك طاقة منخفض للغاية وحزمة صغيرةوهو متوافق مع نماذج مختلفة من الطائرات بدون طيار، بما في ذلك الطائرات بدون طيار متعددة الدوارة، الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة، الطائرات بدون طيار المحمولة للتصوير الجوي وطائرات بدون طيار التفتيش الصغيرة،وهي قادرة على جمع بيانات حركة الطيران بشكل مستقر في البيئات الخارجية المعقدة، وتوفير دعم بيانات دقيقة لحساب الموقف ومراقبة الاستقرار في أنظمة التحكم في الطيران.

الثاني.LIS2DH12معايير الأجهزة الأساسية والميزات الرئيسية

1معايير الأداء الأساسية

الـLIS2DH12يحتوي على تكوينات معايير محسّنة لديناميكية الطيران للطائرات بدون طيار، وتلبي متطلبات الكشف عن كل من الطيران المستقر منخفض السرعة والطيران المتحرك عالي السرعة.المعايير الأساسية هي كما يلي:

- نطاق الكشف القابل للتكوين: يدعم أربعة إعدادات نطاق ± 2g، ± 4g، ± 8g و ± 16g لتكييفها مع ظروف تشغيل مختلفة مثل الطيران، والبحر الثابت، والغوص السريع،منحنيات حادة وطيران مضطربإعداد ±2g مناسب للكشف عن الموقف الروتيني، في حين أن إعداد ±16g يمكن أن تتعامل مع السيناريوهات القاسية مثل المناورات عالية السرعة وتأثيرات الاصطدام.

- معدل تحديث البيانات عالي للغاية: يتراوح معدل تحديث البيانات الخارجي (ODR) بين 1 هرتز و 5.3 كيلو هرتز. يمكن أن يلتقط الوضع عالي التردد بدقة التغيرات الفورية في موقف الطائرة بدون طيار.الحل الفعال لمشاكل تأخر البيانات أثناء الطيران والتنقلات عالية السرعة، وبالتالي ضمان أداء نظام تحكم الطيران في الوقت الحقيقي.

- مخرجات أجهزة الاستشعار عالية الدقة: الحساسية تتراوح من 1 ملغ / رقم إلى 192 ملغ / رقم ، مما يوفر دقة ممتازة للكشف بدقة عن الانحناءات الدقيقة ،الاهتزازات والتغيرات في الانتقال في الطائرة بدون طيار، تحسين دقة حساب الموقف بشكل كبير.

- مجموعة واسعة من فولتاج التشغيل: يتراوح فولتاج التشغيل من 1.71 فولت إلى 3.6 فولت ، مع دعم مصدر طاقة إدخال / إخراج مستقل 1.8 فولت.انها متوافقة مع UAV بطارية الليثيوم أيون نظام إمدادات الطاقة بوك ومختلف دوائر إمدادات الطاقة لوحة التحكم في الطيران الرئيسية، وتقدم قدرة استثنائية على التكيف مع الأجهزة.

- استهلاك طاقة منخفض للغاية: استهلاك الطاقة في وضع النوم هو أقل من 2 μA. يدعم وظائف الاستيقاظ الذكية النوم وإعادة ضبط النوم،تمكين أنماط الاستعداد منخفضة الطاقة واستيقظ النشط للطائرات بدون طيار، وبالتالي تمديد بفعالية صمود الطيران.

2واجهات الأجهزة والميزات الوظيفية

الشريحة مجهزة بواجهات رقمية ذات غرض عام ومركبات وظيفية قابلة للبرمجةالتي تبسط بشكل كبير تصميم الأجهزة لنظم التحكم في الطيران بدون طيار وتعزز استقرار النظام:

- واجهات الاتصال الرقمية المزدوجة: تأتي بشكل قياسي مع واجهات رقمية سلسلية مزدوجة I2C و SPI. واجهة SPI عالية السرعة تلبي متطلبات نقل البيانات عالية التردد.في حين أن واجهة I2C تمكن الشبكات متعددة المستشعرات، مما يسهل التشغيل المنسق لوحدة IMU للطائرة بدون طيار مع الموجات الحركية ومقياسات المغناطيسية.

- آلية انقطاع قابلة للبرمجة: يحتوي على مولدين مستقلين قابلين للبرمجة ، يدعمون الكشف عن السقوط الحر ، وكشف الحركة وكشف ميل الموقف ،والتي يمكن أن تؤدي مباشرة إلى وظائف مثل حماية فقدان السيطرة على الطائرات بدون طيار، قفل الحادث والتحذيرات الشذوذية الموقف.

- خوارزمية الكشف عن الموقف الذكية: دعم أصلي للكشف عن الموقف و التوجه 6D / 4D ، مما يتيح تحديد التغييرات الدقيقة في محور الطائرة بدون طياروالسماح بتحديد الموقف الأساسي دون الحاجة إلى نقل خوارزمية معقدة.

- عازل FIFO المدمج ووظيفة الاختبار الذاتي: وحدة عازل بيانات FIFO المتكاملة تخزن بيانات حركة الرحلة لتجنب فقدان البيانات أثناء أخذ العينات بسرعة عالية.وحدة الاختبار الذاتي المدمجة تحقق تلقائيًا من حالة تشغيل جهاز الاستشعار عند تشغيلهلضمان موثوقية رحلة الطائرة بدون طيار.

- التعبئة والتغليف الخفيف الوزن: يستخدم حزمة LGA ضيقة للغاية ، وهي صغيرة الحجم وخفيفة الوزن ،لا تضع أي حمولة إضافية على هيكل الطائرة بدون طيار وتلبي تماما متطلبات التصميم من خفيفة الوزن، الطائرات بدون طيار الصغيرة والطائرات بدون طيار الصور الجوية الصغيرة.

III. فوائد التطبيقLIS2DH12

1يلبي المتطلبات الأساسية لمراقبة الطيران بدون طيار

جوهر رحلة الطائرات بدون طيار يكمن في استقرار الموقف والتحكم الدقيق في الحركة.LIS2DH12يمكنه مراقبة التسارع الخطي للطائرة بدون طيار، الاهتزاز والانحناء على طول محاور X و Y و Z في الوقت الحقيقي.يحقق تقديرًا دقيقًا للغاية للموقفيضمن الطيران المستقر ، وتتبع مسار الطيران الدقيق والمناورة السلسة. وهذا يمنع بشكل فعال اهتزازات الطيران والانجراف ،تحسين استقرار عمليات التصوير الجوي والتفتيش بشكل كبير.

2استهلاك طاقة منخفض لتلبية متطلبات صمود الطائرات بدون طيار

صمود الطيران هو مقياس أداء أساسي للطائرات بدون طيارLIS2DH12يقدم استهلاك الطاقة المنخفض للغاية ميزة كبيرة عندما تكون الطائرة بدون طيار في حالة تأهب أو تحوم في نقطة ثابتة، يمكن للشريحة أن تدخل في وضع النوم منخفض الطاقة.تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي للطائرة بشكل كبير: يستيقظ تلقائيًا و يستأنف العمل فقط عندما يكتشف حركة الجسم أو تغييرات في الموقف. هذه الآلية الديناميكية لإدارة الطاقة تقلل من استهلاك الطاقة العاطلة،بالمقارنة مع مقاييس التسارع التقليدية، يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة الإجمالي لوحدة الاستشعار، وبالتالي يزيد من استمرارية تشغيل الطائرة بدون طيار.

3- موثوقية عالية مناسبة للبيئات التشغيلية المعقدة

غالباً ما تعمل الطائرات بدون طيار في الهواء الطلق على ارتفاعات عالية في ظروف تدفق الهواء المعقدة، حيث تكون عرضة لضوضاء الهواء، وتذبذب الهيكل الجوي وتقلبات درجة الحرارة.LIS2DH12يمتلك مقاومة ممتازة للهزات والتداخلات. وآلية تصفية الإشارة المدمجة لها تصف الضوضاء الهزازية عالية التردد أثناء الطيران ، مما يؤدي إلى إصدار بيانات حركة نظيفة وموثوقة.في وقت واحد، الشريحة توفر استقرار عمل عالية مع الحد الأدنى من الانحراف الحراري، والحفاظ على دقة عالية عبر نطاق واسع من درجات الحرارة،مما يجعلها مناسبة للسيناريوهات التشغيلية المعقدة مثل عمليات التفتيش في الهواء الطلق، التصوير الجوي والمسح.

4حماية أمن ذكية لسلامة الطيران بدون طيار

الاستفادة من وظائف الكشف عن السقوط الحر المدمجة لها وقطع شذوذ الحركة،LIS2DH12يسمح بإنشاء نظام حماية آمنة استباقي للطائرات بدون طيار. في حالة الهبوط غير المنضبط أو اضطرابات الموقف الشديدة أو الاصطدامات غير المتوقعة،الشريحة تؤدي على الفور إلى إشارة انقطاع، والذي يتم نقله إلى لوحة التحكم الرئيسية للطيران لتنفيذ إجراءات حماية بسرعة مثل قطع الطاقة ، ونشر المظلة وتصحيح موقف الطوارئ.هذا يقلل من خطر تحطم الطائرات بدون طيار والأضرار، وبالتالي تحسين سلامة الطيران.

IV. سيناريوهات تطبيق نموذجيةLIS2DH12في الطائرات بدون طيار

- طائرات بدون طيار التصوير الجوي من طراز المستهلك: يوفر الكشف عن الموقف بدقة عالية لضمان الطيران المستقر والطيران السلس ، والقضاء على هزة الكاميرا في اللقطات الجوية.عندما تكون مقترنة بجهاز الجهاز، فإنه يتيح تصوير عالية الوضوح، مستقرة، في حين أن الكشف عن الحركة يسهل الوظائف الذكية مثل الإقلاع المحمولة في اليد وقفل الموقف.

- طائرات بدون طيار للتفتيش الصناعي: مناسبة لمتطلبات التشغيل الطويلة الأمد للطائرات بدون طيار المستخدمة في عمليات التفتيش في مجال الطاقة والطاقة الكهروضوئية والأمن.استهلاك الطاقة المنخفض يدعم أوقات الركوب الممتدة، في حين أن الاستقرار العالي يضمن دقة مسار الطيران في المجال الجوي المعقد والظروف المضطربة؛ الكشف عن الموقف الشاذ يضمن السلامة أثناء العمليات على ارتفاعات عالية.

- طائرات بدون طيار سباقية صغيرة: مع معدل تحديث البيانات فائق الارتفاع من 5.3 كيلو هرتز، فإنه يلتقط بدقة التغيرات الفورية في التسارع خلال المناورات عالية السرعة، والدوران السريع والغوصات،تلبية متطلبات التحكم في الوقت الحقيقي للطيران الديناميكي العالي للطائرات بدون طيار السباقيةنطاق قياسها الواسع من ± 16g مناسب لظروف المناورة القاسية.

- الطائرات بدون طيار التعليمية والبحثية: مع واجهات عالمية، وتكوين بسيط وتكاليف قابلة للسيطرة، فهي مناسبة لتدريس الطائرات بدون طيار في الجامعات،وتجارب الملاحة الثابتةيمكن تكوين المعلمات بمرونة، مما يسهل التطوير الثانوي والتصحيح الوظيفي.

V. ملخصLIS2DH12

كمسارعة MEMS ذات ثلاثة محاور ذات طاقة منخفضة للغاية ودقة عالية وموثوقية للغاية ، فإن STLIS2DH12يتماشى تماماً مع متطلبات التصميم الأساسية للطائرات بدون طيار: البناء الخفيف، واستهلاك الطاقة المنخفض، والاستقرار العالي، والاستجابة الديناميكية العالية.مزاياه الرئيسية ◄ نطاق القياس القابل للتكوين، معدل تحديث واسع، الكشف عن الحركة الذكية والحد الأدنى من متطلبات تكييف الأجهزة، مما يسمح لها بتغطية الكشف عن الموقف بشكل شامل.سيناريوهات مراقبة الحركة وحماية السلامة عبر مستوى المستهلك، الطائرات بدون طيار الصناعية والصغرى. كمكون أساسي عالي الجودة لأنظمة الاستشعار الثابت للطائرات بدون طيار IMU،إنه يجمع بين أداء عملي ممتاز مع قيمة استثنائية مقابل المال في التطوير، مما يجعلها قابلة للتطبيق على نطاق واسع في الإنتاج الضخم والبحث والتطوير التكراري لمختلف منتجات الطائرات بدون طيار.