ROHM KX224-1053 — высокоскоростной трехосевой акселерометр для измерения больших ускорений

Рис. Блок-схема акселерометра KX224-1053

Микросхема KX224-1053 представляет собой трехосный High-g кремниевый микромеханический (MEMS) акселерометр (датчик ускорения) со встроенным буфером на 2048 байт для изменения ускорений ±8g, ±16g или ±32g. В микросхеме KX224-1053 предусмотрены: возможность определения ориентации; реакция на одиночный и двойной удар, аналогичный клику компьютерной мыши (tap/double tap); обнаружение активности; алгоритмы определения свободного падения. Чувствительный к ускорению элемент акселерометра изготовлен на основе фирменного технологического процесса создания микромеханических элементов по плазменной технологии компании Kionix (недавно объединенной с компанией Rohm). Чувствительность к ускорению основана на принципе изменения дифференциальной емкости, возникающей благодаря перемещению, вызванному ускорением чувствительного элемента. При этом, для уменьшения ошибок, которые являются следствием не идеальности производственного процесса, а также погрешностей от температуры и воздействия окружающей среды, подавляется синфазная составляющая.

Чувствительный элемент герметизирован на уровне кристалла путем использования второй кремниевой пластины в виде крышки, закрывающей устройство. Крышка загерметизирована стеклокристаллическим припоем (фриттой). Отдельное устройство в конструктивно завершенном корпусе представляет собой специализированную микросхему ASIC, оснащенную сенсорным элементом, она обеспечивает формирование сигнала, пропорционального измеряемому ускорению, и использует интеллектуальные, программируемые пользователем, алгоритмы работы. Акселерометр поставляется в пластиковом корпусе LGA габаритами 3х3х0,9 мм и может работать от источника питающего напряжение в диапазоне 1,71–3,6 В постоянного тока. Для поддержания внутренних рабочих напряжений на постоянном уровне, в диапазоне входных напряжений питания, используются внутренние стабилизаторы напряжения. Такое построение обеспечивает стабильные рабочие характеристики во всем диапазоне питающих напряжений. Для связи чипа с внешней средой с целью его конфигурирования и внесения программных обновлений, а так же для снятия данных по ориентации, обнаружению кликов (технология Directional Tap^TM), определения режима свободного падения и реализации заданных алгоритмов мониторинга активности, используется цифровой протокол I²C или SPI.

Особенности и преимущества:

• выбираемый пользователем ±8, ±16, ±32g диапазон полной шкалы ускорений;
• диапазон рабочих частот до 6 кГц;
• выбираемая пользователем частота считывания данных от 0,78 Гц до 25,6 кГц;
• 16-разрядное разрешение;
• большой встроенный буфер FIFO/FILO на 2048 байт;
• малая площадь размещения на печатной плате;
• выход с цифровой фильтрацией высоких частот;
• расширенные интегрированные алгоритмы обнаружения свободного падения, направленного одиночного/двойного клика (Directional Tap/Double-Tap™) и алгоритмы ориентации устройства;
• функция активации (пробуждения), настраиваемая пользователем;
• широкий диапазон рабочих температур;
• высокая механическая устойчивость к ударам (10 000 g).

 Области применения:

• системы обнаружение движения для индустриального применения общего назначения;
• мониторинг двигателей;
• маркеры (теги) прогнозирования отказов, возникающих вследствие ударов и недопустимых ускорений;
• точное измерение вибрации;
• активация функции движением и пользовательские интерфейсы;
• устройства, реагирующие на одиночный/двойной клик и определение ориентации устройства;
• обнаружение свободного падения.