اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ICM-20690
- تولیدکننده: TDK InvenSense
- مهمترین ویژگی کلیدی: ICM-20690 – دستگاه ردیابی حرکت ۶ محوره، شامل یک شتابسنج ۳ محوره با محدودههای قابل تنظیم تا ۱۶g±، یک ژیروسکوپ ۳ محوره با محدودههای تا ۲۰۰۰ dps±، و چگالی نویز پایین برای سنجش دقیق حرکت.
- دستهبندی عملکردی: سنسور IMU
- شرح فنی کوتاه: ICM-20690 یک دستگاه ردیابی حرکت ۶ محوره و سنسور IMU است که یک شتابسنج ۳ محوره و یک ژیروسکوپ ۳ محوره را یکپارچه میکند. این دستگاه وظایف اصلی الکتریکی حسگر حرکت را انجام داده و دادههای دقیق با چگالی نویز پایین را برای ردیابی دقیق ارائه میدهد. این سنسور خروجیهای دیجیتال دادههای شتاب و سرعت زاویهای را از طریق یک رابط سریال فراهم میکند.
فلسفه طراحی
ICM-20690 با هدف ارائه یک راهکار ردیابی حرکت ۶ محوره با کارایی بالا، توان مصرفی پایین و ابعاد فشرده طراحی شد. این سنسور با ترکیب شتابسنج و ژیروسکوپ به همراه یک Digital Motion Processor™ (DMP™) در یک پکیج واحد، نیاز به حسگر حرکت دقیق و یکپارچه در کاربردهایی با محدودیت فضا و حساس به توان مصرفی را برطرف میکند و بدین ترتیب پیچیدگی سیستم و بار پردازنده اصلی را کاهش میدهد.
توضیحات عمومی
ICM-20690 یک دستگاه ردیابی حرکت ۶ محوره یکپارچه است که به عنوان یک سنسور جامع IMU در سیستمهای الکترونیکی عمل میکند. این سنسور هر دو پارامتر شتاب خطی و سرعت زاویهای را با دقت اندازهگیری کرده و قابلیت اساسی برای درک حرکت و جهتگیری یک شی در فضای سه بعدی را فراهم میآورد.
این قطعه به طور مؤثر یک شتابسنج ۳ محوره را با یک ژیروسکوپ ۳ محوره ترکیب میکند که از طریق مبدلهای آنالوگ به دیجیتال ۱۶ بیتی (ADCs) عمل میکنند. وظیفه اصلی آن، جمعآوری دادههای خام حرکت و تبدیل آنها به اطلاعات دیجیتال قابل استفاده با کمک Digital Motion Processor یکپارچه است.
در یک سیستم الکترونیکی، ICM-20690 معمولاً به عنوان منبع اصلی دادههای حرکتی عمل میکند و ورودیهای ضروری را به میکروکنترلرها یا پردازندههای کاربردی ارائه میدهد. این امر به سیستم اجازه میدهد تا حرکت فیزیکی را نظارت، تفسیر و به آن واکنش نشان دهد، که طیف گستردهای از قابلیتهای تعاملی و حسگری را ممکن میسازد.
کاربردها
- گوشیهای هوشمند و تبلتها
- پهپادها (درونها)
- رباتیک
- اینترنت اشیا (IoT)
- سنسورهای پوشیدنی
ویژگیهای کلیدی
- ژیروسکوپ ۳ محوره با محدودههای مقیاس کامل قابل تنظیم ±۲۵۰، ±۵۰۰، ±۱۰۰۰ و ±۲۰۰۰ dps
- شتابسنج ۳ محوره با محدودههای مقیاس کامل قابل تنظیم ±۲g، ±۴g، ±۸g و ±۱۶g
- Digital Motion Processor™ (DMP™) یکپارچه برای الگوریتمهای همجوشی سنسور (Sensor Fusion)
- سنسور دمای با خروجی دیجیتال
- مبدلهای آنالوگ به دیجیتال ۱۶ بیتی (ADCs) برای ژیروسکوپ و شتابسنج
- عملکرد نویز پایین (نویز ژیروسکوپ ۷ mdps/√Hz، نویز شتابسنج ۲۰۰ µg/√Hz)
- فیلترهای دیجیتال قابل برنامهریزی توسط کاربر برای ژیروسکوپ و شتابسنج
- رابطهای سریال I2C و SPI
- پکیج کوچک ۲۴ پین QFN با ابعاد ۰.۷۵×۳×۳ میلیمتر
- مصرف توان پایین برای افزایش عمر باتری
مزایا
- ردیابی حرکت با دقت بالا را به دلیل نویز کم و ADCs 16 بیتی فراهم میکند.
- با Digital Motion Processor یکپارچه، بار پردازنده اصلی و مصرف توان را کاهش میدهد.
- ادغام سیستمی انعطافپذیر را از طریق پشتیبانی از هر دو رابط سریال I2C و SPI ارائه میدهد.
- طراحیهای فشرده را با پکیج کوچک ۲۴ پین QFN با ابعاد ۰.۷۵×۳×۳ میلیمتر خود امکانپذیر میسازد.
- دارای محدودههای اندازهگیری قابل تنظیم است که امکان تطابق با الزامات کاربردهای متنوع را فراهم میکند.
- قابلیت حسگر دما را برای بهبود جبرانسازی دادهها یکپارچه میکند.
محدودیتها
- برای عملکرد کامل، پیکربندی و تفسیر دادههای حرکتی به یک میکروکنترلر میزبان نیاز دارد.
- رابطهای ارتباطی دیجیتال (I2C/SPI) توسعه درایور نرمافزاری را برای ادغام ضروری میسازند.
- دقت زمانبندی بهینه ممکن است از یک نوسانساز کریستالی خارجی بهرهمند شود.
مشخصات فنی کلیدی
| Parameter | Specification |
|---|---|
| Supply Voltage (VDD) | 1.71V to 3.6V |
| Supply Voltage (VDDIO) | 1.71V to 3.6V |
| Gyroscope FSR | ±250, ±500, ±1000, ±2000 dps |
| Accelerometer FSR | ±2g, ±4g, ±8g, ±16g |
| Resolution | 16-bit ADCs |
| Gyroscope Operating Current | 3.2 mA (Typical) |
| Accelerometer Operating Current | 450 µA (Typical) |
| Combined Gyro+Accel Operating Current | 3.5 mA (Typical) |
| Sampling Rate (Gyro) | Up to 32 kHz |
| Sampling Rate (Accel) | Up to 1 kHz |
| Operating Temperature | -40°C to +85°C |
| Package Type | 24-pin QFN (3 x 3 x 0.75 mm) |
معماری داخلی
معماری داخلی ICM-20690 شامل یک ژیروسکوپ MEMS ۳ محوره، یک شتابسنج MEMS ۳ محوره و یک سنسور دمای دیجیتال است. سیگنالهای آنالوگ حاصل از این سنسورهای MEMS توسط مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADCs) ۱۶ بیتی با وضوح بالا دیجیتالی میشوند. سپس دادههای دیجیتالی شده به Digital Motion Processor (DMP) منتقل میشوند که میتواند الگوریتمهای پیچیده همجوشی سنسور را انجام داده و بار پردازشی را از روی میزبان (host) بردارد. یک بافر FIFO یکپارچه، دادههای سنسور را برای خواندن مؤثر به صورت بستهای ذخیره میکند. یک ژنراتور ساعت، واحد مدیریت توان و منطق وقفه از عملکرد کلی پشتیبانی میکنند. تمام ارتباطات و پیکربندی با یک میکروکنترلر خارجی از طریق رابط سریال I2C یا SPI انجام میشود.
سوالات فنی متداول
س: چگونه میتوان محدوده مقیاس کامل برای شتابسنج و ژیروسکوپ را در ICM-20690 پیکربندی کرد؟
پ: محدودههای مقیاس کامل برای هر دو شتابسنج و ژیروسکوپ از طریق رجیسترهای پیکربندی خاص (مانند GYRO_CONFIG، ACCEL_CONFIG) قابل برنامهریزی هستند. این رجیسترها از طریق رابط سریال I2C یا SPI دستگاه قابل دسترسی و تغییر هستند.س: وظیفه اصلی و مزیت Digital Motion Processor (DMP) یکپارچه در ICM-20690 چیست؟
پ: Digital Motion Processor (DMP) یکپارچه برای برداشتن بار الگوریتمهای پیچیده پردازش حرکت، مانند همجوشی سنسور (sensor fusion)، از روی میکروکنترلر میزبان طراحی شده است. این امر سربار پردازشی و مصرف توان سیستم اصلی را کاهش داده، توسعه فریمور را سادهتر کرده و کارایی سیستم را بهینه میسازد.س: الزامات منبع تغذیه برای ICM-20690 چیست؟
پ: ICM-20690 به دو ولتاژ تغذیه مجزا نیاز دارد: VDD برای هسته آنالوگ و دیجیتال، و VDDIO برای رابط I/O. هر دو VDD و VDDIO از محدوده ولتاژ ۱.۷۱ ولت تا ۳.۶ ولت پشتیبانی میکنند.س: چه پروتکلهای ارتباط سریال برای انتقال داده و پیکربندی توسط ICM-20690 پشتیبانی میشوند؟
پ: ICM-20690 هر دو پروتکل ارتباط سریال I2C (Inter-Integrated Circuit) و SPI (Serial Peripheral Interface) را پشتیبانی میکند. کاربران میتوانند رابط ترجیحی را برای پیکربندی دستگاه و بازیابی دادههای سنسور انتخاب کنند.
قطعات مشابه / جایگزین
- شماره قطعه: ICM-20600
تولیدکننده: TDK InvenSense
شرح کوتاه شباهت فنی: یک دستگاه ردیابی حرکت ۶ محوره با ویژگیهای توان پایین و عملکرد مشابه. - شماره قطعه: ICM-20602
تولیدکننده: TDK InvenSense
شرح کوتاه شباهت فنی: یک IMU 6 محوره که قابلیتهای حسگر حرکت اصلی مشابهی را در یک فرم فاکتور فشرده ارائه میدهد. - شماره قطعه: ICM-42605
تولیدکننده: TDK InvenSense
شرح کوتاه شباهت فنی: یک IMU 6 محوره نسل جدید که حسگر حرکت با کارایی بالا را ارائه میدهد.
جدول مراجع
| نوع منبع | لینک رسمی تولیدکننده |
|---|---|
| دیتاشیت | https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2017/04/DS-000171-ICM-20690-Datasheet-V1.0.pdf |
| بروشور محصول | N/A |
| یادداشتهای کاربردی | https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2017/04/AN-000109-ICM-20690-DMP-Guide-for-Firmware-Development.pdf |
این بخش به منظور معرفی آیسیهای مهم و پرکاربرد، با هدف افزایش آشنایی طراحان و علاقهمندان به الکترونیک، تهیه شده است. لطفاً توجه داشته باشید که لزوماً همه قطعات معرفی شده در اینجا بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید درخواست تأمین قطعه خود را با ما از طریق orders@gebrabit.com در میان بگذارید.