内行看门道,你知道这些酷酷的应用是怎么实现的吗?

亚德诺半导体 2022-09-27 11:59

胎压监测压力之外,还需同时监测这个参数
胎压监测几乎成了中高端汽车的标配,但是胎压监测其实并不是很多人认为只要有一个压力传感就可以了哦,实际上目前大部分的胎压监测里也集成了一个加速度计,作为启动开关来触发胎压监测的装置。例如车一启动,有一些加速度的变化时才启动胎压监测,有些胎压监测则会配合车的运行速度来做一些基本的判断。



涉及到行车安全,胎压监测当然一定需要车规级方案,这样的加速度计应该怎么选呢?



针对类似上述新兴市场,ADI推出了车规级(满足AEC-Q100)的加速度计传感器ADXL314,量程为200g,属于high-g的大量程。

小科普:一般情况下超过70g叫做high-g大量程加速度计,适用于碰击或是冲撞等比较大加速度变化的应用;中等量程middle-g一般是10g以上到40-70g,应用在振动条件下的加速度判断;low-g是10g以下,主要识别人体的状态判断,例如跌倒或倾角的判断。


提高电动汽车电池安全性,碰撞监测与烟感检测不可少
提到电池想必大家对于BMS(电池管理系统)并不陌生,但在电池安全越来越受社会更高关注的今天,汽车碰撞瞬间对电压和电流的判断还不是那么直接。针对电池在发生更严重事故时的安全设计,现在大家探讨比较多的有两大类技术——碰撞监测与烟感检测(烟感检测相关解决方案可点击此处查看)


 

尽管有安全气囊也有事件数据记录仪(EDR),然而车在碰撞时,传感器与电池装在不同的位置,正面碰撞、追尾或是侧面碰撞,电池受到的影响是不一样的。所以电池生产厂商或是电池供应商希望传感器能与电池在一起,实时感知电池本身受到了多大的加速度冲击影响,再根据不同的加速度等级来判断电池要采取什么样的保护措施。


 


这里同样是ADXL314可以大显身手的应用场景。值得一提的是,ADXL314的工作温度可拓展到-40到+125℃的温度范围(一般的车规要求是到105℃),这是因为很多胎压监测的场景温度可能会超过105℃,ADXL314完全满足有些客户提出的到125℃的温度环境需求。


ADXL314作为典型面向high-g应用的产品,无论是电池还是汽车碰撞,都可以捕捉到比较高的加速度变化。同时,它也是一个低功耗的产品,有低和高两种数据速率,在不同的数据速率下最高功耗能达到170μA左右,最高输出数据速率可达到3200Hz。


设备状态监测,哪款传感器才是最佳选择?

基于状态的监控(CbM)是一种有效的预测性维护策略,可用于建立趋势、预测故障、计算资产的使用寿命,以及提高制造工厂的安全性。然而,问题来了,里面的关键数据入口传感器如何选?


最常用的传感器是压电加速度计,因为这类传感器具有良好的线性度、SNR、高温工作性能和宽带宽。然而,压电加速度计在DC范围下的性能欠佳,因此在较低频率至DC范围内可能会出现大量故障,尤其是在风力涡轮机和类似的低RPM应用中。


MEMS加速度计具有更高的集成度,功能也更为丰富,支持自检、峰值加速、频谱报警、FFT和数据存储,抗冲击性能高达10000g,具有直流响应能力,并且尺寸更小、重量更轻。例如ADXL354/ADXL355和ADXL356/ADXL357还具有超低的噪声和出色的温度稳定性,非常适合状态监控应用。


但是客户的需求是多样的:“对我们来说监测振动不太关心长期零点是不是那么地精准,能不能把产品做一些成本优化?”因此,更具成本优势的设备状态监测,哪款传感器才是最佳选择?




ADXL359是一款低噪声、低漂移、低功耗的3轴MEMS加速度计,完全满足CBM应用在ISO10816、ISO20816标准下振动分析对量程(高达40g)、带宽(1000Hz)和噪声密度(80µg/√Hz)的主要指标要求,较高频率下的低噪声非常适合无线状态监控应用,并且ADXL359对CbM进行了成本优化。



惯性导航,分立的加速度计如何选?

随着自动驾驶、自动导航小车(AGV)、智能机器人等应用增长,惯性测量单元 (IMU)传感器应用也越来越广泛。IMU是以多轴方式组合精密陀螺仪、加速度计、磁力计和压力传感器的系统集成化产品,通常是集成化的产品出现,例如ADIS16480 iSensor®器件就内置一个三轴陀螺仪、一个三轴加速度计、三轴磁力计、压力传感器和一个扩展卡尔曼滤波器(EKF)。


但这种集成化的方案优势也一样可能满足不了一些个性化的客户需求,例如可能会觉得IMU体积太大了,或者接口等原因希望加速度计与陀螺是分开独立设计。这个时候加速度计的选择就很关键,应该如何选?需要注意哪些参数?


 


ADXL359系列产品针对IMU应用做了特别的成本优化,无论是农业拖拉机还是AGV或者是在路上跑的车,只要过减速带都一样会在所难免地碰到振动的场景,ADXL359很好地解决了这一问题,提供了非常好的振动整流误差性能,在振动的情况下依然能捕捉姿态或者位置。


人体植入医疗电子,如何节省每1nW的功耗?

双碳理念的深入,越来越多领域对功耗异常敏感。而有一个领域对低功耗就堪称极致的追求,那便是人体植入医疗电子设备,例如心脏起搏器等。起搏器都是在做手术时植入到人体里面去的,传统偏低端的起搏器可能还没有运动传感的功能,它只是给心跳每分钟40以下的人去佩戴以加快搏血频率。但既使是戴起搏器的人也有运动的需求,可能也需要赶飞机或是爬楼梯,这种情况下心跳频率自然而然会加高。如果没有检测出到底是处在什么样的状态下,起搏器只是在人为地加高频率,戴起搏器的人就不会很舒服。


高端的起搏器里面就会集成MEMS传感器,检测使用者运动状态控制它的搏血频率。佩戴起搏器的病人每隔10年、5年开一次刀,就是因为起搏器电池没电了。对病人来说,如果某款起搏器通过集成MEMS传感器,能节省10纳安,让你多用一年再开刀,你会选择哪个?


 


全新一代超低功耗MEMS加速度计ADXL367便是最新加速度计的低功耗标杆产品——唤醒模式下运动检测功耗为200nW,测量模式下功耗为970nW。此外,电源电压低至1.1V,采用单节电池即可运行,无需外部升压转换器,而自带的丰富的数字特性(如单击和双击、坠落检测、活动检测等),减少了对主机微处理器的计算需求,并进一步降低了系统功耗。

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亚德诺半导体 Analog Devices, Inc.(简称ADI)始终致力于设计与制造先进的半导体产品和优秀解决方案,凭借杰出的传感、测量和连接技术,搭建连接真实世界和数字世界的智能化桥梁,从而帮助客户重新认识周围的世界。
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