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MEMS概述:应用,封装,制造,趋势 3

MEMS概述:应用,封装,制造,趋势 3


        图:加速度计偏移引起的倾斜误差


        惯性测量单元(IMU)
        IMU包括加速度传感器和陀螺仪,以及相应的嵌入式处理程序。这使其能够在线性移动和旋转方面识别运动。


        Bosch Sensortec的BMI088是一款六轴IMU,具有低噪声16位加速度计和低漂移16位陀螺仪。这种高精度设备的技术源自高端汽车传感器,因此可在长时间内提供出色的偏置和温度稳定性,并具有高振动稳定性,使其成为无人机应用的理想选择。


        图显示了BMI088在不同温度下的典型偏移漂移。


        图:BMI088在不同温度下的典型零重力和零速率偏移漂移


        所示的加速度计偏移漂移范围仅为10 mg,而陀螺仪传感器的偏移漂移则小于0.5 dps。此外,BMI088随温度变化呈现线性趋势,且滞后非常小。这使得BMI088十分适用于无人机和机器人应用。


        气压传感器

        无人机内置的高性能气压传感器可精确测量高度,并与IMU的高度控制读数结合使用。气压传感器必须尽可能避免外部影响和不准确性。


        如今,结合诸如GPS和光流等附加传感器,距离传感器可用于提高系统的可靠性并减少位置误差。


        Bosch Sensortec的新型BMP388气压传感器提供高度信息,以改善飞行稳定性、高度控制、起飞和着陆性能。这使得无人机控制轻而易举,由此吸引更广泛的用户。



        对无人机中压力传感器的要求通常非常苛刻。由于受到不理想天气和温度条件的影响,高度精度必须保持在严格的公差范围内,而且传感器必须具有低延迟性,以及在长时间下的极低漂移。BMP388满足这些苛刻要求,相对精度达+/-0.08 hPa(+/- 0.66m),绝对精度为300至1100 hPa +/- 0.5 hPa,低TCO通常低于0.75 Pa/K。它具有极具吸引力的性价比、低功耗和仅为2.0 x 2.0 x 0.75mm3的极小封装尺寸。


        除了TCO改进之外,还有多种因素有助于提高整体精度:相对准确度、噪声、稳定性和绝对精度。从笨拙的玩具到高精度飞机;只要工程师想得到,目前创新工业和商业无人机的应用潜力可以说无边无际。


        磁力计

        磁力计如同一部指南针,可以根据地球的磁场实现无人机的航向。Bosch Sensortec的BMM150就是一个例子,这是一部三轴数字地磁传感器。


        BMM150与BMI088型IMU结合使用,可提供九自由度(DoF)解决方案,用于航向估算和导航。在宽泛温度范围内的稳定性能、16位分辨率和抗强磁场的能力(无磁性可实现稳定的传感器偏移)使BMM150非常适合无人机应用,并最大限度地减少了传感器偏移校准所需的工作量。


        应用特定型传感器节点

        应用特定型传感器节点(ASSN)提供高度集成的智能传感器集线器,将多个传感器组合在一个封装中,并配有可编程微控制器。它为运动传感应用提供灵活的低功耗解决方案。


        例如,Bosch Sensortec的BMF055是一款带有集成加速度计、陀螺仪、磁力计和32位Cortex M0 +微控制器的ASSN,用于包括传感器输出在内的软件管理。BMF055与定位处理软件相结合可用作AHRS。该设备采用5.2 x 3.8 x 1.1 mm3小型封装,节省了宝贵的空间和重量。该传感器为无人机应用提供了一体化封装。图3展示了BMF055在无人机应用中作为具有集成传感器融合算法的定位处理单元的使用。


        图:BMF055(ASSN)在无人机应用中用作AHRS。
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