اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ICM-20689
- سازنده: TDK InvenSense
- مهمترین ویژگی کلیدی: ICM-20689 – یک IC ردیاب حرکت ۶ محوره، ۶ محوره، با محدوده شتابسنج تا ۱۶± گرم و محدوده ژیروسکوپ تا ۲۰۰۰± درجه بر ثانیه.
- دسته عملکردی: سنسور IMU، IC ردیاب حرکت
- توضیحات فنی کوتاه: ICM-20689 یک IC ردیاب حرکت ۶ محوره است که یک ژیروسکوپ ۳ محوره و یک شتابسنج ۳ محوره را یکپارچه میکند. این تراشه دارای محدودههای مقیاس کامل قابل برنامهریزی توسط کاربر تا ۱۶± گرم برای شتاب و ۲۰۰۰± درجه بر ثانیه برای نرخ زاویهای است که عملکرد کم نویز را ارائه میدهد. این دستگاه دادههای حرکتی دیجیتال را از طریق رابطهای I²C یا SPI ارائه میدهد و امکان حسگری دقیق حرکت را در سیستمهای الکترونیکی فراهم میکند.
فلسفه طراحی
ICM-20689 برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای ردیابی حرکت با کارایی بالا و توان مصرفی کم در فرمفاکتورهای فشرده طراحی شد. هدف آن ارائه قابلیتهای حسگری دقیق و قابل اعتماد حرکت ۶ محوره برای کاربردهای متنوع از جمله پهپادها، رباتیک و لوازم الکترونیکی مصرفی است. فلسفه طراحی بر یکپارچهسازی یک ژیروسکوپ و شتابسنج دقیق با یک پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) روی تراشه متمرکز بود تا بار کاری میکروکنترلر میزبان و مصرف توان سیستم را کاهش دهد و از این طریق قابلیتهای پیچیدهتر با آگاهی از حرکت را در طراحیهای با محدودیت توان امکانپذیر سازد.
توضیحات کلی
ICM-20689 یک IC ردیاب حرکت ۶ محوره با کارایی بالا است که برای جمعآوری دادههای حرکتی جامع طراحی شده است. این تراشه با استفاده از یک ژیروسکوپ ۳ محوره نرخ زاویهای و با استفاده از یک شتابسنج ۳ محوره شتاب خطی را در سه محور متعامد با دقت اندازهگیری میکند. این راهکار سنسور یکپارچه به طور مؤثر دادههای پیچیده حرکت را از محیط اطراف خود ثبت میکند.
این دستگاه شامل یک پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) اختصاصی و یک بافر FIFO با ظرفیت ۱۰۲۴ بایت است که امکان مدیریت کارآمد دادهها و کاهش بار پردازشی از کنترلکننده اصلی سیستم را فراهم میکند. این یکپارچگی، مدیریت سنسور را ساده کرده و الگوریتمهای پیشرفته برای تفسیر حرکت را مستقیماً روی تراشه پشتیبانی میکند.
ICM-20689 به عنوان یک واحد مرکزی جمعآوری دادههای حرکت عمل کرده و حرکت فیزیکی را به سیگنالهای دیجیتال تبدیل میکند. نقش آن در یک سیستم الکترونیکی، ارائه ورودی حسی اساسی مورد نیاز برای کاربردهای مختلف است و سیستمها را قادر میسازد تا حالتهای فیزیکی دینامیکی را از طریق رابطهای ارتباطی دیجیتال قوی درک کرده و به آنها پاسخ دهند.
کاربردها
- پهپادها
- رباتیک
- تثبیت پلتفرم
- کنترلرهای بازی مبتنی بر حرکت
- هدستهای واقعیت مجازی/افزوده (VR/AR)
- سنسورهای پوشیدنی
- دستگاههای اینترنت اشیا (IoT)
ویژگیهای کلیدی
- ردیابی حرکت ۶ محوره (ژیروسکوپ ۳ محوره + شتابسنج ۳ محوره)
- محدوده مقیاس کامل ژیروسکوپ قابل برنامهریزی توسط کاربر: ۲۵۰±، ۵۰۰±، ۱۰۰۰± و ۲۰۰۰± درجه بر ثانیه
- محدوده مقیاس کامل شتابسنج قابل برنامهریزی توسط کاربر: ۲±g، ۴±g، ۸±g و ۱۶±g
- نویز کم ژیروسکوپ: ۴ میلیدرجه بر ثانیه بر رادیکال هرتز (معمولی)
- نویز کم شتابسنج: ۱۰۰ میکروگرم بر رادیکال هرتز (معمولی)
- سنسور دمای با خروجی دیجیتال
- رابطهای سریال I²C و SPI
- پردازنده حرکت دیجیتال (DMP™) روی تراشه
- بافر FIFO با ظرفیت ۱۰۲۴ بایت
- مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADC) ۱۶ بیتی و فیلترهای دیجیتال قابل برنامهریزی روی تراشه
- پکیج LGA ۱۴ پین کوچک با ابعاد ۲.۵ × ۳ × ۰.۷۶ میلیمتر
- حالتهای عملکرد با توان مصرفی فوقالعاده کم
مزایا
- دقت و صحت بالا در حسگری حرکت ۶ محوره
- اندازه کوچک و فشرده برای طراحیهایی با محدودیت فضا
- مصرف توان کم برای افزایش عمر باتری در کاربردهای قابل حمل
- پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) یکپارچه، بار کاری MCU میزبان و توان سیستم را کاهش میدهد
- گزینههای رابط سریال انعطافپذیر (I²C و SPI) برای یکپارچهسازی سیستمهای متنوع
- عملکرد قوی و قابل اعتماد در شرایط عملیاتی مختلف
محدودیتها
- نیاز به یک میکروکنترلر میزبان خارجی برای راهاندازی، پیکربندی، بازیابی دادهها و پردازش پیشرفته در سطح کاربرد دارد.
- عملکرد ممکن است تحت تأثیر لرزشهای خارجی قابل توجه یا تداخل مغناطیسی قوی قرار گیرد، در صورتی که در سطح سیستم به درستی مهار نشود.
- دقت بهینه بلندمدت و جبران رانش سنسور ممکن است نیازمند کالیبراسیون دورهای یا پیادهسازی الگوریتمهای ترکیب سنسور در سیستم میزبان باشد.
مشخصات فنی کلیدی
| Specification | Value |
|---|---|
| Supply Voltage (VDD) | 1.71 V to 3.46 V |
| Gyro FSR | ±250, ±500, ±1000, ±2000 dps |
| Accel FSR | ±2g, ±4g, ±8g, ±16g |
| Gyro Operating Current | 3.9 mA (Typical) |
| Accel Operating Current | 1.1 mA (Typical) |
| Resolution | 16-bit ADCs |
| Gyro Output Data Rate | Up to 32 kHz |
| Accel Output Data Rate | Up to 4 kHz |
| Operating Temperature | -40°C to +85°C |
| Package Type | 2.5 x 3 x 0.76 mm 14-pin LGA |
معماری داخلی
ICM-20689 عناصر حسگر MEMS (سیستمهای میکروالکترومکانیکی) را برای عملکردهای ژیروسکوپ و شتابسنج یکپارچه میکند. این سیگنالهای سنسور آنالوگ از طریق یک بخش جلویی آنالوگ با نویز کم، که شامل تقویتکنندهها و فیلترهای ضد الایزینگ برای آمادهسازی خروجیهای سنسور خام است، هدایت میشوند. سپس، سیگنالهای آنالوگ آمادهسازی شده توسط مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADC) ۱۶ بیتی دیجیتالی میشوند و حرکت فیزیکی را به دادههای دیجیتال تبدیل میکنند. دادههای دیجیتال سپس از طریق فیلترهای دیجیتال قابل برنامهریزی عبور کرده و توسط پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) روی تراشه پردازش میشوند یا در بافر FIFO با ظرفیت ۱۰۲۴ بایت ذخیره میشوند. ارتباط با یک میکروکنترلر میزبان خارجی از طریق یک رابط دیجیتال انعطافپذیر، با پشتیبانی از پروتکلهای I²C و SPI، مدیریت میشود. یک سنسور دمای دیجیتال نیز برای ارائه دادههای حیاتی جبران دما جهت بهبود دقت، یکپارچه شده است.
سوالات فنی متداول
عملکرد پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) در ICM-20689 چیست؟
پردازنده حرکت دیجیتال (DMP) روی تراشه میتواند الگوریتمهای پیچیده ترکیب حرکت، تشخیص ژست و طبقهبندی فعالیت را انجام دهد. این امر بار محاسباتی را از میکروکنترلر میزبان برمیدارد و بدین ترتیب مصرف توان کلی سیستم را کاهش میدهد و به میزبان امکان میدهد بر روی وظایف کاربردی سطح بالاتر تمرکز کند.ICM-20689 چگونه از نرخهای نمونهبرداری مختلف برای شتابسنج و ژیروسکوپ خود پشتیبانی میکند؟
ICM-20689 امکان پیکربندی مستقل نرخ داده خروجی (ODR) را برای هر دو ژیروسکوپ و شتابسنج فراهم میکند. ژیروسکوپ میتواند از ODR تا ۳۲ کیلوهرتز پشتیبانی کند، در حالی که شتابسنج از ODR تا ۴ کیلوهرتز پشتیبانی میکند. این انعطافپذیری امکان بهینهسازی برای الزامات کاربردی خاص را فراهم میکند و نرخ بهروزرسانی دادهها را با مصرف توان متعادل میسازد.ویژگیهای مدیریت توان موجود در ICM-20689 چیست؟
ICM-20689 دارای چندین حالت صرفهجویی در توان است، از جمله حالت شتابسنج با توان کم و حالتهای مختلف خواب/آمادهباش. علاوه بر این، بافر FIFO با ظرفیت ۱۰۲۴ بایت امکان خواندن دستهای دادههای سنسور را فراهم میکند و به MCU میزبان اجازه میدهد برای مدت زمان طولانیتری در حالت کمتوان باقی بماند، بدین ترتیب مصرف توان کلی سیستم به حداقل میرسد.محدودههای مقیاس کامل قابل برنامهریزی توسط کاربر چیست و چرا مهم هستند؟
ICM-20689 محدودههای مقیاس کامل قابل برنامهریزی توسط کاربر را برای هر دو ژیروسکوپ (۲۵۰±، ۵۰۰±، ۱۰۰۰±، ۲۰۰۰± درجه بر ثانیه) و شتابسنج (۲±g، ۴±g، ۸±g، ۱۶±g) خود ارائه میدهد. این محدودهها مهم هستند زیرا به طراحان امکان میدهند حساسیت و دامنه اندازهگیری بهینه را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند و نیاز به تفکیکپذیری دقیق را با قابلیت ثبت حرکات شدید متعادل سازند.
قطعات مشابه / جایگزین
- ICM-20600: TDK InvenSense، یک IMU ۶ محوره با ژیروسکوپ ۳ محوره و شتابسنج ۳ محوره.
- MPU-6050: TDK InvenSense، یک IMU ۶ محوره نسل قدیمیتر با یکپارچهسازی ژیروسکوپ ۳ محوره و شتابسنج ۳ محوره.
- BMI270: Bosch Sensortec، یک IMU ۶ محوره فشرده که حسگری شتاب و نرخ زاویهای را فراهم میکند.
- LSM6DSR: STMicroelectronics، یک IMU ۶ محوره با کارایی بالا که دارای یک شتابسنج دیجیتال سهبعدی و یک ژیروسکوپ دیجیتال سهبعدی است.
جدول منابع
| نوع منبع | لینک رسمی سازنده |
|---|---|
| دیتاشیت | https://www.invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2018/06/DS-000171-ICM-20689-v1.0.pdf |
| معرفی محصول | https://www.invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2018/06/PB-000142-ICM-20689.pdf |
| یادداشتهای کاربردی | N/A |
این بخش به منظور معرفی آیسیهای مهم و پرکاربرد و با هدف آشنایی بیشتر طراحان و علاقهمندان به الکترونیک تهیه شده است. لطفاً توجه داشته باشید که تمامی قطعات معرفی شده در اینجا لزوماً بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید با ما از طریق orders@gebrabit.com برای درخواست تأمین قطعه تماس بگیرید.