اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ICM-20602
- سازنده: TDK InvenSense
- مهمترین ویژگی کلیدی: ICM-20602 – حسگر IMU ردیاب حرکت 6 محوره، ژیروسکوپ 3 محوره، شتابسنج 3 محوره، سنجش با دامنه وسیع، مصرف توان پایین.
- دسته بندی عملکردی: حسگر IMU
- توضیحات فنی کوتاه: ICM-20602 یک حسگر IMU ردیاب حرکت 6 محوره است که یک ژیروسکوپ 3 محوره و یک شتابسنج 3 محوره را برای سنجش جامع حرکت و جهتگیری ادغام میکند. این حسگر با قابلیتهای سنجش با دامنه وسیع و مصرف توان پایین طراحی شده و خروجی دیجیتال را برای ردیابی حرکت در سیستمهای الکترونیکی مختلف فراهم میکند.
فلسفه طراحی
ICM-20602 برای ارائه یک راهکار MotionTracking 6 محوره فشرده و با کارایی بالا، با ادغام یک ژیروسکوپ 3 محوره و یک شتابسنج 3 محوره در یک بسته کوچک، طراحی شده است. این حسگر شکاف فنی را برای کاربردهایی که نیاز به سنجش دقیق حرکت و جهتگیری با مصرف توان پایین و دامنههای سنجش انعطافپذیر دارند، پر میکند و بر اساس نسلهای قبلی با عملکرد بهبود یافته و سازگاری ساخته شده است.
توضیحات کلی
ICM-20602 یک دستگاه MotionTracking 6 محوره با درجه بالایی از یکپارچگی است که در دسته حسگرهای Inertial Measurement Unit (IMU) قرار میگیرد. این دستگاه هم شامل یک ژیروسکوپ 3 محوره و هم یک شتابسنج 3 محوره است که قابلیتهای سنجش جامعی را برای حرکت و جهتگیری فراهم میکند.
از نظر عملکردی، دستگاه به طور مداوم سرعت زاویهای و شتاب خطی را در سه محور متعامد اندازهگیری میکند. این اندازهگیریها به صورت داخلی دیجیتالی میشوند و دادهبرداری قوی را برای ورودیهای سیستم پویا ارائه میدهند.
در یک سیستم الکترونیکی، ICM-20602 به عنوان یک منبع اصلی دادههای اینرسی عمل میکند. این دستگاه حرکات فیزیکی و تغییرات چرخشی را به خروجیهای دیجیتال تبدیل میکند و برنامهها را قادر میسازد تا وضعیت فیزیکی لحظهای قطعه را درک کرده و به آن واکنش نشان دهند.
کاربردها
- گوشیهای همراه و تبلتها
- پهپادها و اسباببازیهای پرنده
- رباتیک
- IoT و گجتهای پوشیدنی
ویژگیهای کلیدی
- ژیروسکوپ 3 محوره و شتابسنج 3 محوره یکپارچه
- پردازشگر حرکت دیجیتال (DMP) روی تراشه
- رابطهای سریال قابل تنظیم I2C و SPI
- دامنههای مقیاس کامل (full-scale ranges) ژیروسکوپ قابل برنامهریزی توسط کاربر (تا ±2000 dps)
- دامنههای مقیاس کامل شتابسنج قابل برنامهریزی توسط کاربر (تا ±16g)
- مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADCs) 16 بیتی برای هر محور
- مصرف توان پایین (ژیروسکوپ: 3.2 mA، شتابسنج: 0.45 mA جریان عملیاتی)
- بسته بندی فشرده 3x3x0.75 mm QFN
- حسگر دمای داخلی
- وقفه قابل برنامهریزی "wake-on-motion"
- دامنههای مقیاس کامل حسگر کالیبره شده در کارخانه
- بافر FIFO 1KB برای اکتساب کارآمد دادهها
مزایا
- درجه بالایی از یکپارچگی برای ردیابی حرکت 6 محوره.
- مصرف توان پایین برای افزایش عمر باتری.
- بسته بندی فشرده 3x3x0.75 mm برای طراحیهای محدود از نظر فضا.
- دامنههای مقیاس کامل انعطافپذیر و قابل برنامهریزی توسط کاربر برای کاربردهای متنوع.
- حسگرهای کالیبره شده در کارخانه که زمان توسعه سیستم را کاهش میدهند.
- پردازشگر حرکت دیجیتال (DMP) که محاسبات را از MCU میزبان برمیدارد.
- سازگاری پین به پین با ICM-20600 برای مهاجرت سادهتر طراحی.
محدودیتها
- برای کنترل کامل سیستم و پردازش پیشرفته دادههای حسگر، به یک میکروکنترلر (MCU) میزبان خارجی نیاز دارد.
- شامل مگنتومتر نیست که توانایی آن را برای تخمین جهتگیری مطلق بدون قطعات خارجی محدود میکند.
- فقط رابط دیجیتال (I2C/SPI)، بدون خروجی آنالوگ مستقیم برای کاربردهای خاص.
- بسته بندی QFN ممکن است به فرآیندهای مونتاژ تخصصی نیاز داشته باشد.
Key Technical Specifications
| Specification | Value |
|---|---|
| Supply Voltage (VDD) | 1.71 V to 3.45 V |
| Digital I/O Supply Voltage (VDDIO) | 1.71 V to 3.45 V |
| Gyroscope Operating Current | 3.2 mA (Typical) |
| Accelerometer Operating Current | 0.45 mA (Typical) |
| Sleep Mode Current | 5 µA (Typical) |
| Gyroscope Full-Scale Ranges | ±250, ±500, ±1000, ±2000 dps |
| Accelerometer Full-Scale Ranges | ±2g, ±4g, ±8g, ±16g |
| Resolution (Gyro/Accel) | 16-bit |
| Gyroscope Noise Density | 4 mdps/√Hz |
| Accelerometer Noise Density | 100 µg/√Hz |
| Max Output Data Rate (Gyro) | 32 kHz |
| Max Output Data Rate (Accel) | 4 kHz |
| Operating Temperature Range | -40 °C to +85 °C |
| Package Type | 24-pin QFN (3x3x0.75 mm) |
معماری داخلی
ICM-20602 عناصر حسگر MEMS جداگانه برای ژیروسکوپ 3 محوره و شتابسنج 3 محوره را یکپارچه میکند. هر عنصر حسگر حرکت فیزیکی را به سیگنالهای آنالوگ تبدیل میکند. این سیگنالهای آنالوگ سپس توسط مدارهای شرطیسازی سیگنال اختصاصی، شامل تقویتکنندهها و فیلترها، پردازش میشوند تا برای دیجیتالی شدن آماده گردند. مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADCs) 16 بیتی با وضوح بالا، سیگنالهای آنالوگ شرطیسازی شده را به دادههای دیجیتال برای هر یک از شش محور (سه برای ژیروسکوپ، سه برای شتابسنج) تبدیل میکنند. یک پردازشگر حرکت دیجیتال (DMP) برای کاهش بار محاسبات الگوریتمهای پیچیده پردازش حرکت از MCU میزبان گنجانده شده است. این دستگاه همچنین دارای یک حسگر دمای داخلی و یک واحد زمانبندی و کنترل است. تمامی دادههای دیجیتال، شامل خوانشهای حسگر و پیکربندی، از طریق یک رابط دیجیتال انعطافپذیر، با پشتیبانی از پروتکلهای ارتباطی I2C و SPI، قابل دسترسی است. بافرهای FIFO داخلی (1KB) برای ذخیرهسازی دادههای حسگر در دسترس هستند که امکان دستهبندی کارآمد و کاهش تعامل پردازنده میزبان را فراهم میکنند. مدیریت توان و مدارهای بایاس، عملکرد پایدار را در سراسر دامنه ولتاژ تغذیه تضمین میکنند.
سوالات متداول فنی
س: چگونه میتوان دامنه مقیاس کامل (FSR) را برای ژیروسکوپ و شتابسنج پیکربندی کرد؟
- ج: دامنههای مقیاس کامل برای هر دو ژیروسکوپ و شتابسنج از طریق رجیسترهای خاص توسط کاربر قابل برنامهریزی هستند. برای ژیروسکوپ، FSRهای قابل انتخاب ±250، ±500، ±1000 و ±2000 dps هستند. برای شتابسنج، FSRها شامل ±2g، ±4g، ±8g و ±16g میشوند. این تنظیمات معمولاً در طول راهاندازی دستگاه از طریق رابط I2C یا SPI پیکربندی میشوند.
س: ICM-20602 از چه رابطهای ارتباطی پشتیبانی میکند؟
- ج: ICM-20602 از هر دو رابط ارتباطی سریال I2C و SPI پشتیبانی میکند. رابط SPI میتواند در حالت 4-سیم یا 3-سیم کار کند و انعطافپذیری را برای ادغام با میکروکنترلرهای میزبان مختلف فراهم میکند.
س: هدف از پردازشگر حرکت دیجیتال (DMP) در ICM-20602 چیست؟
- ج: پردازشگر حرکت دیجیتال (DMP) یک موتور قابل برنامهریزی روی تراشه است که برای کاهش بار محاسبات پیچیده پردازش حرکت از میکروکنترلر میزبان طراحی شده است. این پردازشگر میتواند الگوریتمهایی برای همجوشی حسگر، تشخیص ژست و سایر وظایف مرتبط با حرکت را اجرا کند و به این ترتیب بار پردازشی و مصرف توان میزبان را کاهش دهد.
س: ICM-20602 چگونه مصرف توان را، به ویژه در حالتهای توان پایین، مدیریت میکند؟
- ج: ICM-20602 ویژگیهای مختلف مدیریت توان را ارائه میدهد، از جمله یک حالت خواب (sleep mode) با توان پایین با مصرف جریان معمولی 5 µA. همچنین از یک وقفه قابل برنامهریزی "wake-on-motion" پشتیبانی میکند که به دستگاه اجازه میدهد در حالت توان پایین باقی بماند تا زمانی که یک رویداد حرکتی قابل توجهی تشخیص داده شود، و بدین ترتیب انرژی را حفظ کند.
قطعات مشابه / جایگزین
- ICM-20600, TDK InvenSense, IMU ردیاب حرکت 6 محوره با ویژگیهای مشابه و سازگاری پین به پین.
- ICM-20608, TDK InvenSense, IMU ردیاب حرکت 6 محوره با هدف کاربردهای حساس به توان.
- ICM-20609, TDK InvenSense, IMU ردیاب حرکت 6 محوره با ویژگیهای بهبود یافته برای کاربردهای با کارایی بالا.
- ICM-42605, TDK InvenSense, IMU 6 محوره با توان پایین و ویژگیهای پیشرفته.
- ICM-42607, TDK InvenSense, IMU 6 محوره با کارایی بالا برای کاربردهای صنعتی و خودرو.
جدول منابع
| نوع منبع | لینک رسمی سازنده |
|---|---|
| برگه اطلاعات فنی | ICM-20602 6-Axis MotionTracking IMU Datasheet |
| صفحه محصول | ICM-20602 Product Page |
| یادداشتهای کاربردی | N/A |
این بخش برای معرفی آیسیهای مهم و پرکاربرد تهیه شده است و هدف آن افزایش آشنایی طراحان و علاقهمندان به الکترونیک است. لطفاً توجه داشته باشید که لزوماً همه قطعات معرفیشده در اینجا جزئی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید درخواست تامین قطعه را با تماس با ما از طریق orders@gebrabit.com ارسال نمایید.