ST推出工业磁力计和电子罗盘 提升智能电表篡改检测性能

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2018年8月14日

MEMS 的全称是微型电子机械系统,利用传统的半导体工艺和材料,集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。具有小体积、低成本、集成化等特点。

据报道,意法半导体10年供货保证工业级传感器IIS2MDC磁力计和ISM303DAC电子罗盘,可在智能电表内实现可靠、低功耗的篡改检测功能,在工业自动化、机器人、智能建筑、智能安全和医疗设备等应用中实现精确的运动和距离感测功能。 这两款传感器内部都有一个±50高斯的高动态范围AMR磁力计,分辨率和低功耗均达到同类最佳水准。每款产品还集成一个温度传感器,并通过内置I2C/SPI串行接口提供16位数字输出。 ISM303DAC增加一个用户可选满量程、最高±16g的低噪声3轴加速度计,可用于设计电能表的电磁干扰/物理篡改双模检测系统。ISM303DAC还可用于天线指向、定位导航、机器人导引,以及一般工业运动跟踪或测距等系统。磁强计和加速度计模块可以单独关闭,以最大限度地节省电能。 两款产品均可设为生成磁场检测中断信号,并按照上层应用要求自动补偿硬铁效应偏移。此外,在检测到自由落体、单击和双击、活动或非活动、6D方向阈值、唤醒等事件后,ISM303DAC还可以立即生成中断信号。内置FIFO存储器用于保存加速度计数据,以最大限度减少主处理器的干预,从而降低系统功耗。开发支持服务包括两个传感器的驱动程序和倾斜补偿电子罗盘、动态磁强计校准以及6轴或9轴传感器数据整合等软件示例。IIS2MDC的STEVAL-MKI185V1适配板和ISM303DAC的STEVAL-MKI184V1适配板可以插入STEVAL-MKI109V3等专业MEMS板主板的标准DIL24插座,辅助开发者使用意法半导体的Unico GUI软件开发应用。IIS2MDC和ISM303DAC现已上市销售,采用无引脚的2mm x 2mm x 0.7mm LGA-12封装。

MEMS工作原理图

皇家赌场,一、MEMS传感器的应用领域

除了智能手机,MEMS传感器将会在 AR/VR、可穿戴等消费电子,智能驾驶、智能工厂、智慧物流、 智能家居、环境监测、智慧医疗等物联网领域广泛应用。

1、可穿戴设备应用

以小米手环为例,就用到了ADI的MEMS加速度和心率传感器来实现运动和心率监测。 Apple Watch内部除了MEMS加速度计、陀螺仪、MEMS麦克风,还有使用脉搏传感器。

2、VR应用

VR设备需要足够精确测定头部转动的速度、角度和距离,采用MEMS加速度计、陀螺仪和磁力计来进行测定是重要的解决方案之一,几乎成为VR设备的标配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度计和陀螺仪,未来VR设备也可能会使用MEMS眼球追踪技术。

3、无人机应用

无人机飞行姿态控制技术上,MEMS传感器又有了施展的空间。结合加速度计和陀螺仪,可以算出角度变化,并确定位置和飞行姿态。MEMS传感器能在各种恶劣条件正常工作,同时获得高精度的输出。MEMS加速度计和陀螺仪在无人机上的应用可谓是大放异彩。

4、车联网应用

车联网是物联网发展的重大领域,智能汽车是车联网的核心,正处于高速发展中。在智能汽车时代,主动安全技术成为备受关注的新兴领域,需要改进现有的主动安全系统,比如侧翻与稳定性控制,这就需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。

语音将成为人与智能汽车的重要交互方式,MEMS麦克风将迎来发展新机遇。MEMS传感器在汽车领域还有很多应用,包括安全气囊、汽车发动机等。

5、自动驾驶应用

自动驾驶技术的兴起,进一步推动了MEMS传感器进入汽车。虽然GPS接收器可以计算自身位置和速度,但在GPS信号较差的地方和信号受到干扰的时候,汽车的导航会受到影响,这对自动驾驶来说是致命的缺陷。利用MEMS陀螺仪和加速度计获取速度和位置,车辆任何细微的动作和倾斜姿态,都被转化为数字信号,通过总线,传递给行车电脑。即便在最快的车速状态下,MEMS的精度和反应速度也能够适应。得益于硅体微加工、晶片键合等技术的发展,精度已经上升到0.01。

6、工业应用

MEMS让传感器小型化、智能化,MEMS传感器将在智慧工业时代大有可为。MEMS温度、湿度传感器可用于环境条件的检测,MEMS加速度计可以用来监测工业设备的振动和旋转速度。高精度的MEMS加速度计和陀螺仪可以为工业机器人的导航和转动提供精确的位置信息。

二、主要MEMS传感器种类及供应商

MEMS传感器种类繁多,主要的MEMS传感器包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等。其中运动传感器可分为陀螺仪、加速度计、磁力计。

1、MEMS运动传感器

MEMS运动传感器主要有加速度计、陀螺仪、磁力计三大类,加速度计和陀螺仪可以集成为六轴惯性传感器;磁力计和加速度计集成为电子罗盘,加速度计、陀螺仪和磁力计可集成为9轴传感器。

惯性传感器厂家有:意法半导体、旭化成微电子、应美盛、罗伯特、博世等。