مدونة الشركة حول STMicroelectronics LSM6DS3 iNEMO 6DoF IMU: وحدة قياس بالقصور الذاتي عالية الأداء مصممة للطائرات بدون طيار والروبوتات

مقدمة: قلب الحسية لمراقبة الطيران بدون طيار

في نظام التحكم في الطيران بدون طيار، وحدة قياس القصور الداخلي (IMU) يؤدي المهمة الأساسية لتحديد الموقف، والسرعة،ووضعها يعمل كجهاز التحكم في الطيرانيكتشف باستمرار كل حركة خفية للطائرةLSM6DS3وحدة iNEMO 6DoF لقياس القصور الدائمة هي حل IMU ذو أداء عالي ذو ستة محاور مصمم خصيصًا للطائرات بدون طيار والروبوتات وتطبيقات مختلفة للاستشعار الحراري.

كمنتج رائد في سلسلة iNEMO ، LSM6DS3 يدمج مقياس تسارع رقمي ذو 3 محاور وزجاج رقمي ذو 3 محاور داخل حزمة LGA صغيرة ،توفير تتبع حركة عالية الدقة والكشف عن الموقف مع تيار تشغيل مجتمعة من 0 فقط.90 mA. سواء كانت للطائرات بدون طيار التصوير الجوي من الدرجة الاستهلاكية، طائرات بدون طيار السباق، أو طائرات بدون طيار التفتيش الصناعية الدرجة، LSM6DS3 يوفر مستقرة ودقيقة،دعم البيانات الثابتة ذات الكمون المنخفض لأنظمة تحكم الطيران.

لمحة عامة عن المنتج: نظام في الحزمة (SiP) 6DoF IMU

الـLSM6DS3هو جهاز نظام في الحزمة (SiP) يدمج مقياس تسارع رقمي ثلاثي الأبعاد ومركز تحريك رقمي ثلاثي الأبعاد في وحدة واحدة. يمكن تكوين نطاق الكامل لمقياس التسارع إلى ±2، ±4، ±8,أو ± 16 غرام، في حين يمكن تكوين نطاق معدل الزاوية للجيروسكوب إلى ± 125، ± 250، ± 500، ± 1000، أو ± 2000 ديسبيل. الخروج الرقمي 16 بت، جنبا إلى جنب مع مستشعر درجة الحرارة المدمج،يوفر قاعدة بيانات شاملة لتقدير الموقف.

يحتوي هذا الجهاز على علبة LGA-14L تبلغ قياساتها 2.5 ملم × 3.0 ملم × 0.83 ملم فقط ، وهو مناسب بشكل مثالي لتصميمات لوحات تحكم الطيران بدون طيار محدودة في المساحة. نطاق الجهد التناظري هو 1.71 فولت إلى 3.6 فولت ، ويدعم مصدر طاقة إدخال / إخراج منفصل (منخفض إلى 1.62 فولت). يمتد نطاق درجة حرارة تشغيلها من -40 °C إلى +85 °C ،مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من بيئات الطيران الخارجية القاسية.

من حيث الواجهات ، يدعم LSM6DS3 كل من الواجهات المتسلسلة I2C و SPI و يحتوي على بوفر FIFO ذكي مدمج يبلغ 4 كيلوبايت يدعم تخزين البيانات بالفئة واستردادها.هذا يقلل بشكل ملحوظ من تواتر انقطاع إلى MCU التحكم الرئيسي، وبالتالي خفض استهلاك الطاقة الكلي للنظام.

المزايا التقنية الرئيسية: لماذا LSM6DS3 هو الخيار المثالي لـ IMU الطائرات بدون طيار

1استهلاك طاقة منخفض للغاية لفترة طيران طويلة

الطائرات بدون طيار حساسة للغاية للاستهلاك الكهربائي، كل مليامبر من التيار يؤثر على وقت الطيران. في وضعية الأداء العالي المشترك، يستهلك LSM6DS3 0.90 mA فقط، وفي وضعية الطاقة المنخفضة،انخفض الاستهلاك إلى 0.65 مآ. ميزة "دائماً تشغيل" منخفضة الطاقة تسمح للمستشعر باستمرار الكشف عن الحركة دون إيقاظ الوحدة المركزية الرئيسيةمما يجعلها مناسبة بشكل خاص للطائرات بدون طيار الذكية التي تتطلب وظيفة الاستعداد للاستيقاظ.

2مقاومة عالية للصدمات في ظروف الطيران الصعبة

تعاني الطائرات بدون طيار من صدمات ميكانيكية شديدة أثناء المناورات العدوانية مثل الإقلاع والهبوط والدورات الحادة والدوران.المقاومة العالية للصدمات الميكانيكية لـ LSM6DS3® تجعلها الخيار الأول لمصممي الأنظمة الذين يخلقون ويصنعون منتجات عالية الموثوقيةيحافظ على أداء قياس مستقر سواء كان يتحمل الآثار العنيفة للطائرات بدون طيار السباقية أو العمل في البيئات المعرضة لاهتزاز الطائرات بدون طيار الصناعية.

3تكوين نطاق مرن لسيناريوهات الطيران المختلفة

الـLSM6DS3يقدم مجموعة قياسات متعددة قابلة للتكوين:

نطاق مقياس التسارع: ±2/±4/±8/±16 غرام

نطاق الجيروسكوب: ± 125 / ± 250 / ± 500 / ± 1000 / ± 2000 ديسبيس

Developers can flexibly select measurement ranges based on the specific dynamic characteristics of their drones—aerial photography drones with stable hovering capabilities can choose narrower ranges for higher resolution، في حين أن الطائرات بدون طيار الحيلة والسباق يمكن أن تختار لمدى أوسع لالتقاط التغيرات الكبيرة في السرعة الزاوية.

4. مقاطعات شاملة ووظائف مضمنة

يحتوي جهاز LSM6DS3 على مجموعة كاملة من وظائف الكشف عن الحركة:

قياس الخطوات، اكتشاف الخطوات، وعد الخطوات

الكشف عن الحركة على نطاق واسع وكشف التواء

المقاطعات القياسية: السقوط الحر ، الاستيقاظ ، الكشف عن التوجه 6D / 4D ، النقر الواحد والنقر المزدوج

هذه الوظائف على مستوى الأجهزة تقلل من الحمل الحسابي على وحدة التحكم في الطيران ، مما يسمح للمعالج بالتركيز على خوارزميات التحكم في الموقف الأكثر تعقيدًا.

5دعم النظام البيئي للتنمية الشاملة

توفر STMicroelectronics مدفع C مستقل عن المنصة القياسي (C-Driver-MEMS) لـ LSM6DS3 ، مما يقلل بشكل كبير من حاجز التطوير. بالإضافة إلى ذلك ،يتم دمج الجهاز بشكل عميق مع النظام البيئي STM32 المتبنى على نطاق واسع، تمكن المطورين من بناء وتحقق من صحة نماذج أولي لتحكم الطيران بسرعة.

التطبيقات الرئيسية لـ LSM6DS3 في الطائرات بدون طيار

تقدير موقف مراقبة الطيران

إحدى المهام الأساسية لمراقبة الطيران بدون طيار هي تقدير زوايا موقف الطائرة في الوقت الحقيقي (الموقع والدوران والإصدار).يوفر LSM6DS3 كل من بيانات مقياس التسارع (للكشف عن اتجاه الجاذبية) وبيانات الجيروسكوب (لتكامل السرعة الزاوية)، مما يجعلها مصدر بيانات مثالي لخوارزميات تقدير الموقف مثل التصفية التكميلية، وتصفية كالمان الموسعة (EKF) ، وأساليب الكوترنيون.

في التطبيقات الهندسية العملية ، تم اعتماد LSM6DS3 على نطاق واسع لتقدير الموقف في أنظمة تحكم الطيران بدون طيار ؛ معدل بيانات الإخراج العالي (ODR) يصل إلى 6.6 كيلو هرتز يوفر عرض النطاق الترددي البيانات الكافية للسيطرة عالية في الوقت الحقيقي.

مراقبة استقرار الطيران وتثبيته

بالنسبة للطائرات بدون طيار متعددة المحركات، تؤثر أداء معلومات الموقف في الوقت الحقيقي ودقةها بشكل مباشر على استقرار الطيران.جنبا إلى جنب مع دقة عالية من دقة 16 بت، يوفر إشارات ردود فعل دقيقة لمراقبي PID. Research and practical experience have shown that optimizing UAV attitude control algorithms based on the LSM6DS3 series IMUs can significantly improve the aircraft’s control accuracy and resistance to interference.

مساعدة الملاحة والموقع

في البيئات الداخلية أو الوادي حيث تكون إشارات GPS ضائعة أو ضعيفة ، يجب أن تعتمد الملاحة بدون طيار على IMU للحساب الميت. The continuous acceleration and angular velocity data provided by the LSM6DS3 can be combined with an external magnetometer (connected via its auxiliary I²C master interface) to build a 9-axis electronic compass (eCompass) system، مما يوفر للطائرة بدون طيار إشارة أكثر موثوقية.

مراقبة الاهتزازات وصحة الهياكل

اختبار الاهتزازات الهيكلية للطائرات بدون طيار يلعب دورا حاسما في هندسة الطيران والفضاء.LSM6DS3حساسيتها العالية (كثافة ضوضاء المسرع 90 ميكروغرام/√ هرتز) تمكنها من التقاط إشارات الاهتزاز الضعيفة.مما يجعلها مناسبة لمراقبة الاهتزاز وتقييم الصحة للمباني الحيوية مثل أذرع الطائرات بدون طيار ومصاعد المحرك.

المواصفات التقنية في لمحة

رقم الجزء:LSM6DS3(LSM6DS3TR-C)

المصنع: STMicroelectronics

نوع الجهاز: وحدة تحكم المياه الداخلية ذات 6 محاور (مقياس تسارع ثلاثي الأبعاد + مرصد ثلاثي الأبعاد)

نطاق المسرع: ±2 / ±4 / ±8 / ±16 غرام

نطاق الجيروسكوب: ±125 / ±250 / ±500 / ±1000 / ±2000 ديسبيس

دقة الإخراج: 16-بيت الإخراج الرقمي

واجهة رقمية: I2C، SPI (3 أسلاك أو 4 أسلاك)

FIFO: FIFO الذكية، تصل إلى 4 كيلوبايت

تشغيل الكهرباء: 1.71 فولت إلى 3.6 فولت

إمدادات الـ IO: إمدادات الـ IO المخصصة، الحد الأدنى 1.62 فولت

التيار التشغيلي: ~ 0.90 mA (الوضع المشترك عالي الأداء)

درجة حرارة التشغيل: -40 °C إلى +85 °C

الحزمة: LGA-14L، 2.5 × 3.0 × 0.83 مم

LSM6DS3تطبيقات نموذجية

أنظمة تحكم الطيران للطائرات بدون طيار: تقدير الموقف، استقرار الطيران

الملاحة الروبوتية ومراقبة الموقف

سماعات الرأس AR / VR: تتبع الرأس والاستجابة للموقف

الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية: تدوير الشاشة، ألعاب الحركة، عد الخطوات

الأجهزة القابلة للارتداء: تتبع النشاط في الساعات الذكية وشرائط اللياقة البدنية

إنترنت الأشياء الصناعي ومراقبة الاهتزازات

البوصلة الإلكترونية ذات المحور التاسع: توفر إدراكًا كاملًا للمسار عندما يتم مقارنتها بمقياس المغناطيس LIS3MDL

(منججيادا إلكترونيكس) كانت منذ فترة طويلة مورداً للأجهزة الإلكترونية الأصليةLSM6DS3وLSM6DS3TR-Cإنيمو 6 محور IMU وتقدم خدمات إعادة الشراء عالية القيمة.نحن نضمن المنتجات الأصلية بنسبة 100% وندعم التسليم السريع لكل من العينات الصغيرة والإنتاج الكبير.

العلامات:LSM6DS3TR-C,LSM6DS3TR,LSM6DS3T,LSM6DS3