传感器

传感器是一种用于检测、测量或感知物理、化学、生物或其他特定属性或环境条件的设备。传感器能够将这些信息转换为可用于监测、控制、记录或响应的电信号或数字数据。

概要

在技术领域不断演进的背景下,对紧凑、高效和多功能微控制器单元(MCU)的需求持续飙升。随着我们身处一个越来越依赖智能设备和物联网应用的世界,对先进传感能力的需求变得日益明显。让我们来深入了解一下RL78/G23 MCU,一款超越传统功能的单芯片MCU。

RL78/G23微控制器是RL78系列的新一代产品,CPU工作时的功耗为41μA/MHz,STOP(保持4KB SRAM)时的功耗为210nA,其低功耗在业内首屈一指。此外,由于采用SNOOZE模式定序器,它还能大幅度减少间歇动作的功耗。最大工作频率为32MHz,1.6V-5.5V的工作电压范围相当宽泛,引脚封装为30-128脚,配备最大768KB的闪存。

除了扩展的模拟功能和安全功能之外,它还在传统的事件控制器(ELC)上追加了逻辑功能,内置逻辑和事件链接控制器(ELCL),在RL78系列产品中首次内置电容传感器单元(CTSU2L)。

它为用户提供丰富的开发环境,例如:无需额外工具,只连接USB线即可编写/调试程序的评估板(快速原型开发板);用于轻松设计GUI的Smart Configurator等。它与现有的RL78系列产品兼容,可以无缝替换,并且能够广泛应用于家用电器、消费类设备到工业设备。

RL78/G23

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rl78-low-power-8-16-bit-mcus/rl78g23-new-generation-rl78-general-purpose-microcontrollers-further-refined-low-power-performance-and 

如何利用MCU实现接近式磁感应技术

在追求创新的过程中,微控制器单元(MCU)已经超越了单纯的处理器,成为实现复杂传感技术的不可或缺的组成部分。其中一个备受瞩目的进步就是基于感应的接近传感器。这种变革性的方法是依靠电磁场应效应来检测物体的存在与否,而无需物理性接触。

其核心是,基于电磁感应原理运行的感应接近传感。传感器中的线圈产生电磁场,当物体进入该电磁场时,会引起电磁场的变化。然后,这个变化被微控制器检测并解释,从而实现精确的接近测量。在这里,微控制器充当操作背后的大脑,执行和安排基于感应接近传感的整个过程。它快速处理数据,并实时执行复杂算法,对于确保准确和响应迅速要求的接近检测应用至关重要。以下是微控制器如何利用这种创新性的感应传感技术及方法:

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图1:MCU的优势对传感应用的优化

RL78/G23是一款性能卓越的单芯片微控制器单元(MCU),适用于多种应用中的位置、动态和接近式的检测。本文将重点探讨如何运用基于感应式的接近传感技术,以及RL78/G23所具备的主要特性和功能,它们使其成为感应接近式传感应用的理想选择。实际上,许多物联网应用都需要从位置、动态和接近三合一中检测,而RL78/G23MCU则提供了高度优化的集成解决方案,以满足这些需求。

RL78/G23 MCU具备优化的架构与专属的外设,乃是达成感应式接近传感的最优之选。其高能效的设计,以及丰富的功能,使之成为需要无缝集成方位、动态以及接近式检测应用的可信之选。

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表1:瑞萨RL78/G23的主要特性

上面介绍了如何利用MCU实现接近式磁感应技术,接下来将介绍RL78/G23用于感应式接近传感应用的主要特性。

RL78/G23用于感应式接近传感应用的主要特性

RL78/G23具备需要为高精度与高效率设计的应用,是用于方位感应、动态和接近传感平稳协调应用的理想之选。

下图展示了新一代RL78通用微控制器的特性/功能,具有进一步改良的低功耗性能以及可拓展的外设功能。

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图2:RL78/G23的扩展功能框架图

于上述内容所带来的启示,下面就让我们来研究一下RL78/G23是怎样成为这些高级应用的理想之选吧。

1、优化的设计架构(参考图5)

a. 可旋转的传感器并集成LED指示灯;

b. 独立平面铁氧体磁芯线圈加持的按钮;

c. 外部线圈专属连接端口;

d. PMOD连接端口(Type 2A- expanded SPI and Type 4A- expanded UART用于系统配置)配备额外的可配置电阻选项,可将其中任何一种连接方式转换为I2C;

e. 低功耗模式;

f. 可供选择的电源供电选项——硬币电池、+5V micro-USB或+12V直流连接端口。

RL78/G23 MCU具有为低功耗应用设计的优化架构,且并未影响性能。此种架构保障了基于感应的接近传感算法的高效施行,在响应性与节能间达成了兼顾。

2、集成模拟前端(AFE)

基于感应的接近传感极度倚仗精确的模拟信号处理。RL78/G23的集成AFE在保障模拟信号精确可靠转换上发挥出了极为关键的作用。片内比较器运用简单的二进制检测“目标存在”或“不存在”,而非繁杂的信号处理。RL78/G23内置AFE监测电磁场的衰变,借由分析传感器电磁场的变化来探明目标的存在与否。逐次逼近法能有效估量目标距离,无需较高的处理能力。

如此,系统设计更为简易,使用的外部元件更少,进而降低了成本并优化了性能。即便应用于极具挑战的环境中,也能施行精准可靠的接近检测,与此同时,消减了多于的组件和材料(BOM),从而实现了极大程度的成本降低。AFE为设计人员提供了构建高效、经济且易于部署的感应式接近传感解决方案所需的工具。

3、专用计时器单元

接近式传感往往需要针对数据采集与信号处理实施精确定时。RL78/G23 MCU配置了专用的32位低功耗定时器单元,有益于达成精确的定时操控。这些定时器增进了MCU 与如旋转、平面和铁氧体传感器组等电感式传感器同步的能力,进而达成了高效的同步接近测量。一旦结束所有组的扫描,STOP模式就会被激活,直至间隔定时器中断被激活并开启另一组测量。

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图3:扫描顺序和测量机制

4、高速数据处理

时间敏感型应用需要具有快速数据处理能力的MCU方可。RL78/G23内置32MHz的高速时钟,能够迅速执行指令。它在高速数据处理上表现卓异,可切实保证对电感式传感器输出予以实时的分析。这种能力对于那些需要针对接近式变化做出瞬时响应的应用而言,是极其重要的。

5、低功耗

能效乃是RL78/G23设计的基石所在。其低功耗对于那些长时间需使用电池供电的至关重要的应用大有裨益。RL78/G23具备一个高速时钟,利用片内高速振荡器配置成32MHz,而该振荡器即为CPU和大多数其他外设的时钟源。用于控制扫描周期的低功耗定时器采用频率为32.768kHz的外部XT1晶体振荡器。

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图4:RL78/G23智能低功耗休眠功能

RL78/G23 MCU能够在低功耗模式下工作,同时保持响应速度,因此更适合电池供电设备。

6、丰富的周边设备

RL78/G23具备丰富的外设,当中包含通信接口以及通用I/O。

这种多功能性,让开发人员得以实现定制功能,且能与其他元件无缝衔接,进而拓展了基于电感的接近式感应的应用范围。

7、强大的生态系统和开发支持

瑞萨作为RL78/G23的制造商,提供了强劲的开发工具以及资源生态系统。其中包含开发套件与文档的全方位支持,使得工程师能够在其接近传感应用中,充分发掘RL78/G23的潜力。

总结

总的来说,RL78/G23集成了先进的模拟功能、低功耗特性以及丰富的外设组件,非常适合各种检测应用。它的接近式传感应用注重精度和响应速度,涵盖了从智能家居设备到工业自动化等各个领域。

展望未来,微控制器与基于感应式接近传感的协同应用将呈现指数级增长。RL78/G23依托强大的生态系统和开发支持,为持续创新打下了坚实的基础。瑞萨在推动MCU的动态发展方面处于领先地位,引领我们进入由这些设备塑造的互联、传感器驱动的未来世界,并在其中发挥核心的作用。

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图5:电感应接近式传感器屏蔽套件

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图6:硬件框架图

References

• RL78/G23–外围功能得到进一步扩展,低功耗性能也有所提升的新一代微控制器。

• RL78/G23 Inductive Proximity Sensor Shield Kit – RL78/G23 64-pin Fast Prototyping Board (FPB)合适的感应式接近传感扩展板。

RL78/G23

https://www.renesas.com/us/en/products/microcontrollers-microprocessors/rl78-low-power-8-16-bit-mcus/rl78g23-new-generation-rl78-general-purpose-microcontrollers-further-refined-low-power-performance-and 

RL78/G23 Inductive Proximity Sensor Shield Kit

https://www.renesas.com/us/en/products/microcontrollers-microprocessors/rl78-low-power-8-16-bit-mcus/y-dkprox-sensor-shield-rl78g23-rl78g23-inductive-proximity-sensor-shield-solution-board 

来源:

瑞萨嵌入式小百科(使用单芯片微控制器单元实现方位、动态、接近式传感功能(上))

瑞萨嵌入式小百科(使用单芯片微控制器单元实现方位、动态、接近式传感功能(下))

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在智能化时代背景下,MCU被称为嵌入式系统的“大脑”,其强大计算能力、低功耗特性以及高度集成的优势,在传感器领域发挥着至关重要的作用。

传感器作为信息化社会的神经末梢,广泛应用于工业自动化、物联网、智能家居、汽车电子、医疗健康等领域,它们采集各种物理信号如温度、湿度、光照、压力、运动等,并将其转换为数字信号。而MCU则是将这些数字信号进行处理、分析和传输的关键部件,它通过算法编程,赋予传感器数据更深层次的意义和应用价值。

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工业自动化

在工业自动化场景中,MCU搭载于各类传感器上,实现精确的数据采集和实时监控,确保生产线的高效稳定运行。例如,MCU可以与温度传感器协同工作,自动调节生产设备的工作温度,预防因过热导致的故障。

物联网(IoT)

在物联网(IoT)领域,MCU与传感器的融合创新催生了无数智能化应用。例如,智能家居中的智能安防系统,通过MCU连接并处理烟雾传感器、门窗磁传感器等产生的数据,实现家庭环境的全方位监控与保护。

汽车电子

在汽车电子领域,MCU与各类车载传感器的相互搭配,实现了车辆的自动驾驶、智能驾驶辅助等功能。车辆上的气压传感器、陀螺仪、加速度计等与MCU实时通讯,确保车辆对周围环境的精准感知和快速响应。

医疗健康监测

在医疗健康监测方面,MCU与生物传感器联手,可在便携式血糖仪、心率监测器等设备中实现人体生理参数的实时监测与远程传输,极大地改善了人们的健康管理手段。

总的来说,MCU在传感器领域的应用,就像是给传感器装上了一个聪明灵活的“大脑”,使其不仅能感知外部世界的变化,更能理解、判断并作出恰当的响应,可以说传感器和MCU有着密不可分的关系。

作为传感器系统的核心部件,MCU的选择直接关乎到整体解决方案的效能与可靠性。面对市场上琳琅满目的MCU型号,本文将结合传感器领域常见的应用需求,为大家推荐几款性能优越、适配广泛且性价比高的MCU型号。

雅特力

AT32F421K8U7

AT32F421F8P7

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雅特力超值型AT32F421K8U7、AT32F421F8P7,在传感器领域应用中有着诸多优势:

高性能内核:搭载Cortex-M4内核,支持单周期DSP指令和浮点运算单元(FPU),可以快速、精确地处理传感器采集的大量数据,适用于对实时性要求较高的应用,如高速信号处理、复杂算法实现等。

低功耗特性:雅特力MCU拥有多种低功耗模式,如停止模式、待机模式等,这在电池供电或能量受限的传感器节点中尤为重要,有助于延长设备的工作寿命。

高精度模拟功能:内置高精度ADC(模数转换器)和多个模拟外设接口,能够精准采集并处理各类模拟传感器信号,如温度、湿度、光强、压力等,满足不同传感器应用的精度需求。

丰富的通信接口:提供多种通信接口如USART、SPI、I²C等,方便连接各类数字传感器,以及将采集的数据实时传输到其他设备或云端平台。

小封装与成本优势:雅特力MCU采用了小型化封装,如LQFP、QFN等,便于在空间有限的传感器模块中集成,同时,由于其性价比较高,使得在大批量应用时具有成本优势。

结语:不同的传感器应用对MCU的需求各有侧重,选择合适的MCU型号,不仅要考虑其计算能力、功耗表现,还需关注其集成的外设资源、通信接口以及生态系统支持等因素。大家可以根据具体的项目需求和预算进行选择,以实现传感器应用的最佳性能和最大价值。

来源:雅全电子

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来源:航顺芯片

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电机控制应用于各类家用电器和工业设备,并且使用数量逐年增加。要发挥电机控制的性能,就需要位置信息,因此过去一直使用传感器来检测位置,但考虑到传感器的可维护性、传感器自身的成本、可靠性和环境耐候性,不使用传感器(无位置传感器或无传感器)的控制方法逐渐成为主流。

柏崎 直人(Sr Staff Product Marketing Specialist

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然而,常规无传感器方法是一种根据电流推算出电机旋转产生的感应电压从而获得位置信息的算法,当电机转速较低时,由于电机的物理特性,感应电压较低,因此无法准确获取位置信息,很难将无传感器矢量控制应用于低速运行的应用。本期介绍的“全速域无位置传感器矢量控制”是一种能够在全速域下使用无传感器矢量控制的解决方案。因此,可以在全速域下进行有效的控制,帮助降低功耗和提高产品性能。本期解决方案使用了适用电机控制的RX系列产品RX66T。

RX66T产品页请点击下方链接访问查看:

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx-32-bit-performance-efficiency-mcus/rx66t-32-bit-microcontrollers-optimal-motor-control-industrial-home-appliance-and-robotics-applications

用于执行全速域无位置传感器矢量控制的电机

为灵活运用本期解决方案,需要了解电机的类型和特性。永磁同步电机(无刷直流电机)包括两大类电机:内嵌式永磁同步电机(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)和表面式永磁同步电机(SPMSM:Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)。由于它们的磁铁构成不同,因此电机的特性存在差异。特别是,IPMSM具有磁阻随电机旋转位置变化而变化(具有凸极效应)的特点,利用这种凸极效应,低速时也可以精准获取位置信息。这就是能够在全速域内进行无传感器矢量控制的关键。

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利弊

全速域无位置传感器控制有利也有弊,因此不适用于所有应用。这里介绍解决方案的利和弊。在常规无传感器矢量控制过程中,我们假设在低速时用无反馈的开环进行控制,并进行了比较。

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优点是即使在低速旋转时也可以适用无传感器矢量控制,从而实现低功耗、稳定的扭矩输出和高速启动等功能。在常规无传感器控制过程中,通常需要使用基于强行励磁的磁力来固定位置,因此难点在于启动花费时间,并且当超过一定负载时会发生脱调(失步)。然而,基于IPMSM的全速域无传感器矢量控制可以精确地估算磁铁的起始位置,因此与常规无传感器控制相比,启动更快、更稳定。

主要缺点有CPU运算大幅增加,产生谐波噪音。由于用户能听到电机驱动时的谐波噪音,所以可能不适合需要在安静场所中使用的产品和应用。可应用的电机并不能应用于所有PM电机,需要具有凸极效应的IPM电机。本解决方案要求d轴和q轴之间的电感差异大于20%。

总结这些特点,全速域无传感器电机解决方案对于高速旋转为主的应用来说效果较小,对于对噪音要求较高的应用来说,则需要研究相关对策。然而,它非常适合在低速旋转下运行的应用、对耗电要求较高的电池驱动应用,以及在室外或工厂等中受噪声影响较小的应用,从而使无传感器矢量控制能够应用于以往无法实现的速域。

目标应用


  • 输送装置(输送机)

  • 压缩机

  • 家用电器

全速域无位置传感器电机解决方案

全速域无位置传感器电机解决方案可以通过瑞萨提供的应用指南和样品软件、搭载RX66T的CPU卡,以及我们合作伙伴生产的逆变板和市面上的IPM电机来实现,并可立即建立评测环境。希望能通过本解决方案助您了解和掌握电机的特性,调试参数,并将其运用到实际开发工作中。

系统配置

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有关全速域无位置传感器解决方案的详细信息,请点击链接https://www.renesas.cn/cn/zh/application/home-building/motor-control-solutions/whole-speed-range-sensorless-motor-solution?utm_source=WeChat&utm_medium=Organic&utm_campaign=WeChat访问查看。

总结

本期介绍的解决方案使用了RX66T在全速域下进行无位置传感器矢量控制。强烈建议希望在全速域下执行矢量控制,降低功耗和提高效率的客户使用我们的解决方案。对于RX-T系列产品(包括RX66T),除了本期介绍的解决方案之外,我们还提供有其它示例代码和应用指南,如基于SPMSM的无传感器矢量控制和基于编码器的矢量控制,请参考下面的文档资源链接列表,帮助您开始使用瑞萨RX产品完成电机控制。

相关文档和资源下载,您可点击下方链接访问查看:

【RX Family Sensorless Vector Control for IPMSM over the Whole Speed Range Rev.1.00】PDF

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx-family-sensorless-vector-control-ipmsm-over-whole-speed-range-rev100

相关文件下载 ZIP

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/rx-family-sensorless-vector-control-ipmsm-over-whole-speed-range-rev100

【Sensorless Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor (For Evaluation System for BLDC Motor, structure update version) Rev.1.10】PDF

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-evaluation-system-bldc-motor-structure

相关文件下载 ZIP

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-evaluation-system-bldc-motor-structure

【Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor with Encoder (For Evaluation System for BLDC Motor, Structure update version) Rev.1.00】PDF

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-encoder-evaluation-system-bldc-motor-structure

相关文件下载 ZIP

https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-encoder-evaluation-system-bldc-motor-structure

来源:瑞萨电子

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围观 26

我们经常听到“通用化设计”的要求。通用化设计不仅可以降低元件的成本,还可以压缩未来的维护工时。特别是RX23E-A作为主要目标的工业传感器设备,具有产品生命周期长、规格多样的特点,因此可以说通用化的好处是很大的。

通用化大致分为两个方向。一种是同类产品之间的通用化。例如,高端产品和低端产品的通用化。另一种通用化是不同类别产品之间的通用化。例如,压力计和温度计的通用化。本期将通过具体示例为大家介绍RX23E-A是如何帮助前者即同类产品之间实现通用化的。

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RX23E-A产品阵容包括RX23E-A/2units(配备了2台ΔΣADC)和RX23E-A/1unit(配备了1台ΔΣADC)。下面介绍区别运用RX23E-A/2units和RX23E-A/1unit实现通用化设计的示例。需要注意的是,本次介绍的示例中包含作者的一些设想。

示例1:荷载测量

第一个示例是重量、力和扭矩等荷载测量的例子。在荷载测量应用中,事实上有许多不同的版本。最简单的版本是配备有一个负载传感器和一个ΔΣADC的版本,如下左图所示。然而,根据机械结构、精度/准确度和测量周期的不同,某些版本可能具有多个负载传感器和多个ΔΣADC,如下右图所示。比如高端版本的称重仪,在称重台的四个角放置应变传感器,似乎可以提高精度。区别运用RX23E-A/1unit和RX23E-A/2units,可实现这些不同版本的通用化。

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示例2:压力控制

第二个示例是压力控制应用中的例子。用于控制压力的机制如下所示。

  • 当供应阀打开而排气阀关闭时,供压被提供给输出侧,从而使输出压力上升。

  • 当供应阀关闭而排气阀打开时,使输出压力减小。

  • 重复上述两个动作,可控制压力恒定。

常规版本的控制系统只配备了一个压力传感器来测量输出压力,如左图所示。而高端版本的控制系统则如右图所示,分别配备了一个用于测量输出压力的压力传感器和一个用于测量供压的压力传感器。在左图的情况下,当供压发生变化时,输出压力变化幅度较大和调整时间变长可能成为一个大问题。另一方面,在右图的情况下,通过测量供压应该可以解决这些问题。因此,区别运用RX23E-A/1unit和RX23E-A/2units可实现常规版本和高端版本的通用化。

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示例3:温度测量

第三个示例是利用热电偶进行温度测量的例子。

使用热电偶进行温度测量时,除了热电偶本身的测量外,还需要测量参比端(RJC:Reference Junction Compensation)的温度。PT100通常用于测量参比端。与上述示例相比,温度是一个变化较慢的信号,因此许多版本采用MUX在热电偶和参比端PT100之间进行切换测量,如左图所示。但是,某些版本也会同时进行热电偶测量和参比端测量。在这种情况下,可以使用便宜的数字温度传感器来测量参比端。这意味着测量参比端的方法因版本而异。从通用化的角度来看,这是我们要避免的。

以此为出发点,RX23E-A/2units允许同时测量热电偶和参比端PT100,如右图所示。因此,区别运用RX23E-A/1unit和RX23E-A/2units可消除对数字温度传感器的需求,并实现元件的通用化。

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以上介绍了3个示例。最后补充一点,RX23E-A/2units和RX23E-A/1unit是针脚兼容的,并且具有通用的开发工具。本期介绍的是基于硬件角度的通用化,当然固件通用化也是可以的。

有关RX23E-A的更多内容,请点击文末阅读原文访问查看产品页。

来源:瑞萨电子

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贸泽电子 (Mouser Electronics, Inc.) 即日起开售Microchip TechnologyPIC16F18015/25/44/45PIC16F18126/46 系列MCU。这两个系列专门为需要8位MCU来配合传感器设计的开发人员而设计,拥有丰富的功能,为传感器信号调理和实时控制提供了低成本解决方案。

“Microchip

对于成本敏感型传感器和控制应用,PIC16F18015/25/44/45 MCU提供了7KB到14KB的闪存、稳定的控制和外设功能,以及高达32MHz的运行速度。该系列器件均采用用于高级电容式触摸传感的自动电容分压器 (CVD) 技术,并具有高达256字节的EEPROM、带计算功能的10位模数转换器 (ADCC)、8位数模转换器 (DAC) 模块、互补波形发生器 (CWG)、三个PWM、两个附加捕捉/比较/PWM,以及四个用于进一步提供控制功能的可配置逻辑单元和一组通信外设。

PIC16F18126/46 MCU存储空间和运行速度与PIC16F180xx系列相似,同时还拥有额外的数字功能、更高的分辨率以及精确定时,可满足高端传感器应用需求。该系列器件具有一个28KB程序闪存、一个12位差分ADCC、一个16位PWM外设和一个CWG、两个8位DAC,以及四个用于进一步提供控制功能的可配置逻辑单元和一组通信外设。

更多有关 PIC16F18015/25/44/45系列的信息,敬请访问https://www.mouser.cn/new/microchip/microchip-pic16f18015-25-44-45-mcus/。更多有关 PIC16F18126/46系列的信息,敬请访问 https://www.mouser.cn/new/microchip/microchip-pic16f18146

作为全球授权分销商,贸泽电子库存有极其丰富的半导体和电子元器件并支持随时发货™。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品,并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计,贸泽网站提供了丰富的技术资源库,包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、设计工具以及其他有用的信息。

工程师还可以一键订阅免费的贸泽电子报,及时了解业界新品动态和资讯。在订阅贸泽的电子报时,我们可以根据您不断变化的具体项目需求来提供相关的新闻报道和参考信息。贸泽充分尊重用户的权利,让您能自由掌控想要接收的内容。欢迎登陆https://sub.info.mouser.com/subscriber-sc注册,及时掌握新兴技术、行业趋势及更多资讯。

关于贸泽电子 (Mouser Electronics)

贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下,是一家授权电子元器件分销商,专门致力于向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球分销商,我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持,分销超过1200家品牌制造商的680多万种产品。我们通过遍布全球的27个客户支持中心,为客户提供无时差的本地化贴心服务,并支持使用当地货币结算。我们从占地9.3万平方米的全球配送中心,将产品运送至全球223个国家/地区、超过65万个顾客的手中。更多信息,敬请访问: https://www.mouser.cn/

围观 17

FSP201提供出色的定向和航向精度,为机器人、3D 音频、元宇宙硬件和通用 6 轴运动应用提供高质量、低成本并且不限制传感器的解决方案

无线连接技术、智能传感技术和集成 IP 解决方案的市场先驱者CEVA公司(纳斯达克股票代码: CEVA) 宣布扩展传感器融合产品系列,推出一款高性能、低功耗的传感器中枢 MCU产品FSP201,可为运动跟踪、航向和方向检测提供精准的传感器融合功能。FSP201非常适合使用传感器融合技术的消费类机器人和其他新兴智能设备,包括 XR 眼镜、3D 音频耳机以及物联网和元宇宙中广泛的 6 轴运动应用。

“CEVA扩展传感器融合产品线,推出用于高精度运动跟踪和方向检测的全新传感器中枢

FSP201结合了CEVA 屡获殊荣的 独有MotionEngine™传感器处理软件 (迄今为止在超过 2.5 亿台设备得到应用) 与低功耗 32 位 Arm Cortex M23 MCU,提供了针对消费类应用而优化的高性能、高质量和低成本解决方案。通过使用FSP201,制造商可以灵活地选择来自不同传感器供应商的经过CEVA预认证6 轴 IMU 传感器产品 (加速度计和陀螺仪) ,从而确保供应链的灵活性,并且提供了运动跟踪、航向和方向检测所需的性能和功能,包括:

  • 校正平滑:针对用户的头部和身体跟踪,提供漂移的校准,以保持身临其境的 XR 或 3D 音频体验;

  • 自动居中:动态地重新进行3D 音频应用的声场居中,以便在动态情况下保持沉浸感并消除漂移;

  • 倾斜独立航向:即使在机器人于不平坦表面行走时,也能提供正确的航向输出,能够根据障碍物或地板类型的变化进行快速调整;

  • 倾斜检测:提供完整的 3DOF 机器人方向,从而检测可能导致机器人卡住或损坏的表面和设备问题;

  • 动态校准:利用专有算法,在运行期间实时监控传感器性能和温度的变化,以提供最高性能;及

  • 不依赖特定传感器:一些领先供应商的低成本 MEMS 传感器已经通过CEVA预认证,并预先集成了驱动程序,以加速开发工作并确保供应链的灵活性。

FSP201很容易适用于任何设计,并使用 I2C 和 UART 工业接口进行芯片连接。它可以直接安装在目标产品的主电路板上,也可以设计成单独的模块,从而为制造商提供极大灵活性。这款交钥匙传感器中枢 MCU通过加快上市速度、缩短开发时间、降低物料清单(BOM)成本以及提供最高的精度和质量的方式,为开发人员和集成商带来众多益处。

非常重要的是,FSP201 与BNO08X系列 9 轴传感器系统级封装 (SIP) 产品代码兼容,便于开发人员轻松迁移到基于 6 轴 FSP201 的解决方案,或者在不需要 9 轴传感器融合的新产品线中利用 CEVA 的传感器融合技术。

由于供应链限制和元器件短缺,许多MCU和IMU 传感器产品需要漫长等待时间才能供货。CEVA保障FSP201 MCU 和 IMU 传感器供货以实现快速上市,使得FSP201 成为满足客户近期和长期生产需求的理想解决方案。

CEVA传感器和音频业务部副总裁兼总经理 Chad Lucien表示:“我们很高兴推出FSP201 MCU产品,扩展了的芯片系列产品,改芯片系列产品用于高性能、成本敏感的传感器融合应用。高精度运动跟踪、航向和定向是当今消费类机器人和娱乐设备的关键特性,这些是新兴的元宇宙和物联网应用和服务的核心。FSP201确保开发人员可以利用我们行业领先的传感器处理技术以及 2022 年随时供货的元器件来快速开发产品。”

客户可通过CEVA指定的分销商即时索取FSP201样品,随附文档资料和评测工具。如要了解更多信息,请访问公司网页https://www.ceva-dsp.com/product/hillcrest-labs-chips-and-modules/

关于CEVA公司

CEVA 是排名前列的无线连接和智能传感技术以及集成 IP 解决方案授权商,旨在打造更智能、更安全、互联的世界。我们为传感器融合、图像增强、计算机视觉、语音输入和人工智能应用提供数字信号处理器、人工智能引擎、无线平台、加密内核和配套软件。这些技术与我们的 Intrinsix IP集成服务一起提供给客户,帮助他们解决复杂和时间关键的集成电路设计项目。许多世界排名前列的半导体厂商、系统公司和 OEM利用我们的技术和芯片设计技能,为移动、消费、汽车、机器人、工业、航天国防和物联网等各种终端市场开发高能效、智能、安全的互联设备。

我们基于 DSP 的解决方案包括移动、物联网和基础设施中的 5G 基带处理平台;摄像头设备的高级影像技术和计算机视觉;适用于多个物联网市场的音频/语音/话音应用和超低功耗的始终开启/感应应用。对于传感器融合,我们的 Hillcrest Labs 传感器处理技术为耳机、可穿戴设备、AR/VR、PC机、机器人、遥控器、物联网等市场提供广泛的传感器融合软件和惯性测量单元 (“IMU”) 解决方案。在无线物联网方面,我们的蓝牙(低功耗和双模)、Wi-Fi 4/5/6/6E (802.11n/ac/ax)、超宽带(UWB)、NB-IoT和GNSS 平台是业内授权较为广泛的连接平台。

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导读

作为一家以产品线广泛著称的半导体企业,意法半导体(ST)有众多产品应用在可穿戴市场,特别是围绕着MCU(微控制器)和传感器两个关键产品系列,意法半导体紧跟市场需求,打造先进的可穿戴技术解决方案。

可穿戴设备可以解决人们对便捷、健康、生活、娱乐等多样化的需求,其市场前景可想象空间潜力巨大。意法半导体可穿戴设备产品组合旨在满足各种严苛的可穿戴设备需求,目标应用涵盖智能手表、健康监测、心率监测、运动设备等等多个方面。我们的产品组合包括数字处理、传感器、网络连接、安全和电源管理等解决方案。在这些应用中,高精度、低功耗、紧凑的外形尺寸和出色的性能是必需的,意法半导体的产品能充分满足各种前沿的、创新的可穿戴设备需求。

“立足MCU和传感器

对于可穿戴设备,用户既期待更轻,更薄,也希望待机时间更长,功能更强大,从技术实现角度来看,这些是非常矛盾的需求。意法半导体中国区微处理器市场经理廖科盛认为,我们的客户通过优化产品,希望在这些相互矛盾的需求之间找到适当的平衡,其中能够为完美平衡这些矛盾需求而设计的产品,将会是市场的宠儿!

STM32 MCU和MPU(微处理器)作为可穿戴设备的主要处理平台,一直致力于解决这类矛盾需求,从设计阶段就为设计师提供充分的灵活选择。我们的MPU性能更强,功耗更低,支持更多的功耗应用场景,能帮助客户设计出更符合市场需求的终端产品。意法半导体新一代旗舰低功耗产品STM32U5,一经推出,就广泛受到用户欢迎和应用,基于该平台的穿戴产品已纷纷上市销售,市场反应热烈。

廖科盛特别指出,用户要求可穿戴设备具有更强的功能,其中AI(人工智能)也是提高性能的方式之一。ST MPU在设计产品时应用低功耗工艺,选用高性能处理内核,集成各种运算协处理单元,给客户提供灵活多变的功耗工作模式,从而帮助可穿戴设备开发者完美地平衡了高性能和低功耗应用的矛盾需求。同时为了方便客户在微处理器平台上集成应用AI技术,ST提供了完善的软件生态,方便客户在产品设计实现中可以快速地在微处理器平台上实现AI算法。

“▲意法半导体中国区微处理器市场经理廖科盛"
▲意法半导体中国区微处理器市场经理廖科盛

以智能手表市场为例,当前穿戴市场反馈显示智能手表市场增长迅速,经分析认为这一市场趋势主要源于用户对功能需求增加,对显示性能和待机时间要求更高,以及部分需求向高端产品演进等。我们可以看到,在未来几年内,智能手表将仍然会是市场增长的主要驱动力。从2018年基于STM32L4+系列第一块高显示分辨率、长待机时间的客户智能手表发布,到2021年基于STM32U5系列客户新系列的智能手表发布,STM32系列微处理器产品( 包括MCU及MPU) 为智能手表提供了性能和价值的同时,也见证了智能手表这一市场的增长,并且对未来市场增长有极大的信心和充分的准备。

传感器是可穿戴设备中的一种关键元器件。意法半导体是世界排名前列的传感器供应商,提供多元化和完善的MEMS和传感器组合,广泛应用于多样化的可穿戴产品中,如智能手表/ 手环、TWS(真无线立体声)和AR/VR眼镜。

“立足MCU和传感器

以MEMS传感器为例,意法半导体亚太区MEMS产品高级市场经理许永刚介绍,意法半导体为可穿戴设备提供一站式服务,产品包括:加速度计、惯性运动单元、压力传感器、温度传感器。我们拥有ISPU(智能传感器处理单元)技术,可以帮助减少主控制器的负载。我们在新一代的传感器产品LSM6DSO16IS 中嵌入了一个超低功耗和高效率的微控制器ISPU,针对AI算法进行了优化,它可以与通用微控制器一样使用,允许客户在ISPU上开发/ 运行自己的算法。我们的愿景是通过传感器,让可穿戴产品功耗更低、精准更高、更智能。

许永刚认为TWS正在成为语音连接的中心。它可以帮助人们在任何环境中进行交流,并通过识别人们的声音来提供安全性。这些功能是我们通过将传感功能与TWS性能集成来实现的。作为其中的参与者,ST开发了一个特定的IMU(16BX)来支持TWS应用程序。

✦ 16BX在嘈杂的环境中能充分发挥优势,因为它集成了一个高灵敏度、低噪声的加速度计,在宽带宽环境下作为骨传感器具有平坦的频率响应。该传感器通过脸颊周围的骨传导接收声音,应用专用算法帮助佩戴者“听到”说话的声音,即使在非常嘈杂的环境中也是如此。

✦ ST的16bx惯性测量单元还集成了低功耗的陀螺仪和传感器融合算法,使高端TWS 能够支持空间音频功能。例如,IMU中的陀螺仪可以跟踪佩戴者的头部运动,以适应不同的音频效果。

✦ 作为语音终端,具有TWS的设备可以经常与人们互动,以帮助他们接听(或拒绝)电话或切换歌曲。16BX是一种运动传感器,可以执行手势识别,从而通过人类手势增强许多交互。

“▲意法半导体亚太区MEMS产品高级市场经理许永刚"
▲意法半导体亚太区MEMS产品高级市场经理许永刚

面向未来的可穿戴设备,许永刚预测VR和AR设备会非常流行。传感器是虚拟世界和现实世界之间的桥梁。意法半导体拥有用于AR和VR头戴式设备的运动传感器和MEMS ScanAR-ST LBS(Laser BeanScanning,激光束扫描)解决方案等多种技术。

在VR设备中,运动传感器被用于跟踪头部和手部的运动。意法半导体拥有高精度、快速的传感器LSM6DSR,它结合了加速度计和陀螺仪,能提供关于耳机运动极其详细和准确的信息,以确保投影保持稳定和系统保持响应。此类产品旨在提供逼真的体验并减轻因图像响应缓慢或不正确为VR带来的挑战。

“立足MCU和传感器

由于沉浸感要少得多,AR不太容易受到这个问题的影响。对于AR,意法半导体拥有超迷你的微镜扫描技术ST LBS。微镜是一种微型反射机械装置,每秒摆动数千次以扫描激光,在波导上绘制图像,然后反射回眼睛。意法半导体提供的小型化和节能技术使AR眼镜更小、更轻,并为它们提供更长的全天续航时间。这些努力将有助于普及AR并加速其采用。LBS这项极有前途的技术将促进适合全天候佩戴的AR眼镜的普及。ST是LaSAR联盟的创始成员,该联盟正在帮助建立LBS基础设施建设,提供一站式硬件服务支持,为更多的企业轻松进入AR市场提供便利。

“▲由ST与合作伙伴共同开发的AR眼镜更适合全天候佩戴"
▲由ST与合作伙伴共同开发的AR眼镜更适合全天候佩戴

来源:意法半导体中国
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