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三六九轴传感器毕竟是什么?让无人机、机械人、VR都离

时间:2017-02-23 9:42:42 点击:

三六九轴传感器毕竟是什么?让无人机、机械人、VR都离

[导读] 九轴传感器、九轴体感追踪、感测芯片越来越多的VR在都在宣传九轴传感器的概念,这似乎成了VR硬件的新标。所谓九轴传感器,其实三种传感器的组合:3轴加快传感器、3轴陀螺仪和3轴电子罗盘(地磁传感器)。 关键词:VR机械人传感器 九轴传感器、九轴体感追踪、感测芯片……越来越多的VR在都在宣传“九轴传感器”的概念,这似乎成了VR硬件的新标。所谓九轴传感器,其实三种传感器的组合:3轴加快传感器、3轴陀螺仪和3轴电子罗盘(地磁传感器)。三个部分感化不合,互相合营,是我们手机、平板电脑、游戏机等电子产品中常用的活动感测追踪元件,应用于各类软件、游戏中的交互控制。

 

 

三种传感器

 

①加快传感器

加快传感器是测量空间中各偏向加快度的。它应用一个“重力块”的惯性,传感器在活动的时刻,“重力块”会对X、Y、Z偏向(前后阁下高低)产生压力,再应用一种压电晶体,把这种压力转换成电旌旗灯号,跟着活动的变更,各偏向压力不合,电旌旗灯号也在变更,从而断定手机的加快偏向和速度年夜小。比如你忽然把手机往前推,传感器就知道你是在向前加快了。

加快传感器厂家:精量电子(TE Sensors)、Colibrys、 姑苏明皜(MiraMEMS) Kionix(被Rohm收购)、河北美泰(MT Microsystems)、上海矽睿(QST)、Silicon Designs、 矽创电子(Sitronix) 、MCUBE(砂立)等。

②陀螺仪

陀螺仪是一种用于测量角度以及保持偏向的设备,在飞翔游戏,体育类游戏和第一视角类射击等游戏中,可以完全监测游戏者手的位移,从而实现各类游戏操作后果。下图是一个最基本的机械陀螺仪模型,中心金色的转子在全部仪器的活动中,它因为惯性感化不受影响,而周边三个“钢圈”则会因为设备改变姿势而改变,经由过程如许来检测设备当前的扭转状况。

其实,在我们的手机等电子产品中的陀螺仪并不长这个样子。它和加快传感器一样也是一个微电子元件,应用科里奥利力,经由过程持续震动的振子在扭转体系中的活动偏移,改变电路状况,引起相干电参数的变更,从而可以反应出阁下倾斜、前后倾斜和阁下扭捏等活动情况。

 

 

 

什么是科里奥利力?假设在一个逆时针迁移转变的圆盘中心O点有个活动员(O点不动),要把篮球传给站在边沿A点的另一个活动员,当他沿OA直线偏向投球后,A点的活动员会发明篮球向右偏转,最终落在A''点。以迁移转变的圆盘为参照系,篮球仿佛受到一股向右的力,从而产生偏移,这个力就称为科里奥利力。

 

 

 

 

陀螺仪厂家:意法半导体(ST)、应美盛(InvenSense)、罗伯特.博世、亚德诺半导体(Analog Devices)、松下(Panasonic)、村田制造所(Murata)、精量电子(TE Sensors)、索尼(Sony)、Epson 、深迪半导体(Senodia)、水木智芯(TuMEMS)、Colibrys 、姑苏明皜(MiraMEMS)、河北美泰(MT Microsystems)、上海矽睿(QST)、Silicon Designs 、MCUBE(砂立)、耐威科技(代工)等。

③电子罗盘(地磁传感器、地磁计)

应用加快传感器和陀螺仪,根本可以描述设备的完全活动状况。然则跟着长时光活动,也会产生累计误差,不克不及精确描述活动姿势,比如操控画面产生倾斜。电子罗盘(地磁传感器)应用测量地球磁场,经由过程绝对指向功能进行修改补偿,增强现实技术是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动,可以有效解决累计误差,从而修改人体的活动偏向、姿势角度、活动力度和速度等。

地磁传感器厂家:AKM、朗格(Allegro MicroSystems)、微开(Micronas Semiconductor)、迈来芯(Melexis)、江苏多维科技(dowaytech)、爱知制钢(AichiSteel)、Amotech 、、姑苏明皜、华工科技(代工)等。

三轴传感器

①三轴陀螺仪

三轴陀螺仪:同时测定6个偏向的地位,移动轨迹,加快。 单轴的只能测量两个偏向的量,也就是一个体系须要三个陀螺仪,而3轴的一个就能替代三个单轴的。

长处:三轴陀螺仪体积小、重量轻、构造简单、靠得住性好、更灵敏、更精确。

②三轴加快度计

三轴加快度计是基于加快度的基来源基本理去实现工作的,加快度是个空间矢量,一方面,要精确懂得物体的活动状况,必须测得其三个坐标轴上的分量;另一方面,在预先不知道物体活动偏向的场合下,只有应用三轴加快度传感器来检测加快度旌旗灯号。因为三轴加快度传感器也是基于重力道理的,是以用三轴加快度传感器可以实现双轴正负90度或双轴0-360度的倾角,经由过程校订后期精度要高于双轴加快度传感器年夜于测量角度为60度的情况。

长处:三轴加快度传感器的好处就是在预先不知道物体活动偏向的场合下,只有应用三维加快度传感器来检测加快度旌旗灯号。三维加快度传感器具有体积小和重量轻特点,可以测量空间加快度,可以或许周全精确反应物体的活动性质。

③三轴地磁计

三轴地磁计,又称电子罗盘,在无人机、智妙手表、导航设备中广泛普及和应用。针对须要侦测物体活动变更情况,三轴磁传感器承载着至关重要的绝对指向感化,为稳定飞翔、帮助导航等多样化功能保驾护航。也正如斯,三轴磁传感器的靠得住性是这些装配稳定运作的基石。

六轴传感器

六轴传感器平日指的是三轴陀螺仪+三轴加快度计。

六轴传感器厂家:

应美盛:ICM-20608、MPU-6555、MPU-6500、MPU-6000、MPU-6050......HTC Vive VR和Oculus Rift VR上就采取了MPU-6500

ST:6轴传感器模块LSM330DL......

飞兆:6轴惯性检测单位(IMU)“FIS1100”。FIS1100由3轴MEMS角速度传感器(陀螺仪)、3轴MEMS加快度传感器及动作处理用协处理器“AtTItudeEngine”构成。

九轴传感器

九轴传感器平日指的是三轴陀螺仪+三轴加快度计+三轴地磁计,也有六轴加快度传感器+三轴陀螺仪的,也有六轴陀螺仪+三轴加快度计的。

所谓九轴传感器,其实三种传感器的组合:3轴加快传感器、3轴陀螺仪和3轴电子罗盘(地磁传感器)。三个部分感化不合,互相合营,是我们手机、平板电脑、游戏机等电子产品中常用的活动感测追踪元件,应用于各类软件、游戏中的交互控制。

 

 

 

九轴传感器作为集成化传感器模块,削减了电路板和整体空间,更合实用在轻巧便携的电子设备和可穿戴产品中。集成化传感器的数据精确度除了器件本身的精度外,还涉及到焊接装配后的改正,以及针对不合应用的配套算法。合适的算法可以将来自多种传感器的数据融合,弥补了单个传感器在计算精确的地位和偏向时的不足,从而实现高精度的活动检测。

九轴传感器厂家有:

应美盛:MPU-9255、MPU-9250、MPU-9150......

MPU-9250(三轴陀螺仪+三轴加快度计+三轴地磁计)

 

 

 

InvenSense的MPU-9250九轴组合传感器内部的陀螺仪+加快度传感器

Inven Sense最新的九轴组合传感器集成了新款三轴陀螺仪,采取单一种振动构造,代替前一代传感器采取三种不合构造的办法。这种新设计让三轴陀螺仪功能区域尺寸缩减了40%。该元件也集成了新的三轴磁传感器,其功能面积亦较前一代缩减了40%阁下。

博世:BMX160、BMX055......

BMX160(三轴陀螺仪+三轴加快度计+三轴地磁计)

 

 

 

 

博世9轴动作传感器“BMX160”。这是将3加快度传感器、3轴角速度传感器及3轴地磁传感器集成于1个封装内的9轴传感器,尺寸为2.5mm&TImes;3.0mm&TImes;0.95mm,采取14针LGA封装。适于可穿戴终端及智妙手机的VR(虚拟实际)应用等安装面积及耗电量存在限制的用处。

BMX055(三轴陀螺仪+三轴加快度计+三轴地磁计)

 

 

 

Bosch Sensortec的BMX055九轴组合传感器内部的三轴磁传感器

意法半导体:LSM9DS0(六轴陀螺仪+三轴加快度计)......

 

 

ST的LSM9DS0九轴组合传感器内部的加快度传感器+陀螺仪

ST的组合传感器在一颗MEMS单芯片上结合六轴陀螺仪+加快度传感器,使得此六轴功能的尺寸比先前采取两颗裸晶的筹划缩小了30%以上。该款传感器采取玻璃熔融键合;但ST也会采取金-金热压键合来密封部分MEMS裸芯片,以免除密封框的采取并缩小芯单方面积。

应美盛、博世、ST这三家MEMS传感器供给商拥有异常不合的供给链。Bosch与ST主如果靠自家晶圆厂临盆,Bosch仅有临盆ASIC元件时会委托代工厂,而ST则向Honeywell采购磁传感器芯片。至于InvenSense则是一家无晶圆厂公司,委托多个不合代工伙伴制造、封装组合传感器。

AKM是Inven Sense的磁传感器晶片供给商,而有多个晶圆代工厂为Inven Sense临盆六轴加快度传感器+陀螺仪传感器与ASIC,而元件的封装测试则是委托其他专业封测厂。Inven Sense只有负责传感器的设计与测试。

而尽管根本上所采取的临盆模式年夜不雷同,这三家厂商的九轴IMU成本却异常邻近;固然Inven Sense所采取的晶片数量明显比较少,因为其元件临盆委托很多不合的代工厂,也会带来一些额外的成本。以下是三款组合传感器的成本构造。

九轴传感器模块厂家:

飞兆(Fairchild):9轴惯性模块“FMT1000系列”,由FIS1100(前面有介绍)外加3轴磁传感器、控制整体的MCU(意法半导体的基于ARM Cortex-M4的STM32)及晶振元件等构成。可用于机械人及无人机等广泛的工业设备。

 

 

FMT1000

 

微芯:9轴动作检测模块“MM7150”。MM7150配备博世的三轴加快度传感器和三轴磁传感器的混载IC“BMC 150”、博世的三轴陀螺仪IC“BMG 160”,以及微芯的动作旌旗灯号处理器IC“SSC7150”。模块尺寸仅17mm&TImes;17mm。采取单面封装,可嵌入多种设备中。可用于机械人吸尘器、工业机械人、健康器械(理疗)、遥控器及可穿戴设备等。

 

 

 

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作者:不详 来源:网络
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