Высокоточный 2-осевой инклинометр включает ядро ​​машинного обучения

Новый высокоточный маломощный 2-осевой цифровой инклинометр от STMicroelectronics включает встроенное программируемое ядро ​​машинного обучения для интеграции алгоритмов искусственного интеллекта в сам датчик, снижения энергопотребления и передачи данных в облако.

В то время как многие высокоточные инклинометры представляют собой одноосные устройства, новый 2-осевой акселерометр IIS2ICLX может определять наклон относительно горизонтальной плоскости по двум осям (тангаж и крен) или, комбинируя две оси, может измерять наклон с высокой точностью. и повторяемость точности и разрешения по отношению к одному направлению горизонтальной плоскости в диапазоне ± 180 °. Цифровой вывод упрощает проектирование системы и снижает стоимость ведомости материалов (BOM) за счет экономии внешнего цифро-аналогового преобразования или фильтрации.

Инклинометр IIS2ICLX, использующий технологию акселерометра MEMS, имеет выбираемую полную шкалу ± 0,5 / ± 1 / ± 2 / ± 3g и обеспечивает выходные данные более I ² Цифровой интерфейс C или SPI. Встроенная компенсация поддерживает стабильность при изменении температуры с точностью до 0,075 мг / ° C, обеспечивая высокую точность и воспроизводимость даже при сильных колебаниях температуры окружающей среды. Его сверхнизкая плотность шума 15 мкг / √Гц позволяет определять наклон с высоким разрешением, а также обнаруживать низкочастотную вибрацию низкого уровня, что требуется при мониторинге состояния конструкций.

Чувствительный элемент изготавливается с использованием специального процесса микрообработки, разработанного STMicroelectronics для производства инерционных датчиков и исполнительных механизмов на кремниевых пластинах. Интерфейс IC изготавливается с использованием процесса CMOS, который обеспечивает высокий уровень интеграции для разработки специальной схемы, которая настроена для лучшего соответствия характеристикам чувствительного элемента.

Сочетание высокой стабильности и повторяемости, высокой точности и высокого разрешения делает инклинометр особенно подходящим для промышленных приложений, таких как наведение и мониторинг антенны, выравнивание платформ, вилочные погрузчики и строительные машины, приборы для выравнивания, установка и мониторинг оборудования, а также установка и отслеживание солнца для солнечные панели, а также приложения Индустрии 4.0, такие как роботы и автономные управляемые транспортные средства (AGV).

При мониторинге состояния конструкций точное измерение наклона и вибрации может помочь оценить целостность таких конструкций, как высокие башни, и инфраструктуры, такой как мосты или туннели. Доступные по цене датчики наклона МЭМС с питанием от батарей, содержащие IIS2ICLX, позволяют контролировать гораздо больше конструкций на предмет безопасности, чем это было экономически целесообразно при использовании более ранних и более дорогих технологий.

Подключение внешних датчиков и встроенного ядра машинного обучения
IIS2ICLX можно настроить для генерации сигналов прерывания, активируемых определяемыми пользователем шаблонами движения. К нему можно подключить внешние датчики, такие как акселерометры, гироскопы и датчики давления, с помощью функции концентратора датчиков. Эти данные могут использоваться в качестве входных данных до 16 программ во встроенном конечном автомате, все 16 из которых являются независимыми, каждая из которых имеет свою выделенную область памяти и выполняется независимо. Прерывание генерируется при достижении конечного состояния или при выполнении определенной команды.

В инклинометр также встроено выделенное ядро ​​для обработки машинного обучения, которое обеспечивает гибкость системы, позволяя переносить некоторые алгоритмы, выполняемые в процессоре приложения, на датчик MEMS, что позволяет снизить энергопотребление. Основная логика машинного обучения предоставляет возможность определять, соответствует ли шаблон данных (например, движение, давление, температура, магнитные данные) определенному пользователем набору классов. Типичными примерами приложений могут быть обнаружение аномальной вибрации, определение сложного движения или состояния и обнаружение активности. Ядро машинного обучения IIS2ICLX работает с шаблонами данных, поступающими от акселерометра, но также можно подключать и обрабатывать данные внешнего датчика (от гироскопа или дополнительного внешнего инклинометра / акселерометра, датчиков температуры или давления) с помощью функции концентратора датчиков. Результаты обработки машинного обучения доступны в специальных выходных регистрах, которые могут быть прочитаны процессором приложения в любое время.

Для разработки приложений с использованием IIS2ICLX ST предоставляет специальные библиотеки программного обеспечения для поддержки калибровки датчика и вычисления угла наклона в реальном времени. Эти программные библиотеки являются частью программного пакета расширения X-CUBE-MEMS1 для STM32Cube.

IIS2ICLX размещен в высокопроизводительном корпусе LGA с керамическими полостями размером 5 мм x 5 мм x 1,7 мм с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 105 ° C. Сейчас он доступен в пробных количествах.