Bewegungssensor für 6 Freiheitsgrade „zu einem Zehntel des Preises“

Bob Scannell, ADI: Der ADIS16355 detektiert 6 Freiheitsgrade zu einem Zehntel des Preises herkömmlicher Lösungen, liefert aber eine 50 Mal höhere Genauigkeit.

„Mit dem ADIS16355 erweitert Analog Devices seine intelligente Sensorfamilie iSensor um einen Bewegungssensor, der es Entwicklern von Industriesystemen erstmals ermöglicht, Funktionen zur Erfassung von Bewegungen in mehreren Ebenen einfach und wirtschaftlich zu integrieren“, erklärt Bob Scannell, Business Development Manager iSensor Products bei Analog Devices. „Die neue IMU (Inertial Measurement Unit) basiert auf der iMEMS- Technologie von Analog Devices und bietet zu rund einem Zehntel des Preises eine Leistung und einen Funktionsumfang, die bisher ausschließlich Militär-, Luftfahrt- und anderen Anwendungen der oberen Leistungsklasse vorbehalten waren.“

Mit dem ADIS16355 lassen sich Drehraten und Beschleunigungen in jeweils drei Ebenen erfassen und somit Systeme mit sechs Freiheitsgraden (6DOF) entwickeln. Die Vorteile der komplexen Bewegungsanalyse lassen sich beim Einsatz des ADIS16355 in Anwendungen wie Kamera- und Antennensysteme für Fahrzeuge, Leitsysteme für kommerzielle Flugzeuge, Robotersysteme und Prothesesysteme nutzen. „Beim Einsatz anderer Sensoren mit geringerer Integrationsdichte müssen die Entwickler komplexe, kostspielige und zeitaufwändige Bewegungstests und Kalibrierungen über die Temperatur sowie in mehreren Ebenen durchführen, um sicherzustellen, dass die Bauteile genaue und zuverlässige Ergebnisse liefern“, führt Bob Scannell weiter aus. „Analog Devices umgeht diese Maßnahmen und unterzieht den ADIS16355 während der Fertigung einem umfassenden Kalibrationsprozess. Außerdem verfügt der neue Sensor über eine einfache, programmierbare Schnittstelle, die den direkten Einsatz des Bauteils ohne Zusatzaufwand und mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Ferner wir der ADIS16355 über den gesamten Temperaturbereich abgeglichen ausgeliefert. Beim ADIS16350 wird vor der Auslieferung eine Kalibration bei Raumtemperatur durchgeführt. So erreichen wir eine erstklassige Temperaturstabilität von 0,005 °/s/°C.“

Der 6DOF-Sensor ADIS16355 ist in allen Systemen einsetzbar, in denen Positionen oder Bewegungen mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit erfasst werden müssen. In Geräten für Flugzeuge, Schiffe, Fahrzeugflotten, landwirtschaftliche Maschinen und andere Fahrzeuge, die zur exakten Positionsbestimmung mit GPS (Global Positioning System) arbeiten, kompensiert der ADIS16355 GPS-Signalverluste oder durch Fahrzeuge induzierte Signalabweichungen. Indem er winzige Veränderungen von Linearbeschleunigungen und Drehbewegungen erkennt, unterstützt der ADIS16355 das „Dead Reckoning“ und ermöglicht, dass Fahrzeuge bis zur Wiedergewinnung eines GPS-Signals auf Kurs bleiben.

„50 Mal genauer“

„Mit ähnlichen Bauteilen, die für mehrere Hundert bis mehrere Tausend Dollar angeboten werden, konnte in vielen Anwendungen bisher nicht die mit den Sensoren ADIS16355 und ADIS16350 erzielbare Genauigkeit erreicht werden“, behauptet ADI-Manager Scannell. „Beide Bauteile bieten gegenüber anderen Bewegungssensoren außerdem eine 50 Mal höhere Sensorgenauigkeit.“

Bob Scannell weiter: „Viele Bewegungssensoren werden unkalibriert ausgeliefert und können daher empfindlich reagieren bei Spannungs-, Temperatur- und Schwingungsänderungen oder gegenüber Einflüssen anderer Sensoren in der IMU. Um solche Sensoren in einem bereits komplexen System optimal nutzen zu können, stehen selbst die erfahrensten Entwickler mit Zugang zu modernsten Test- und Kalibrationsgeräten vor großen Herausforderungen. Indem wir mit Hilfe zahlreicher proprietärer Tests alle wesentlichen IMU-Kalibrations- und Kompensationsaufgaben In-House durchführen, können wir die System-Entwicklungszeit um bis zu zwölf Monate verkürzen.“

Technische Daten

Die “Inertial Measurement Unit“ ADIS16355 ermöglicht die Erkennung von Bewegungen in sechs Freiheitsgraden und verfügt über Embedded-Kalibrations- und Sensor-Verarbeitungsfunktionen sowie über Sensor-zu-Sensor-Cross-Kompensation. Das neue Bauteil weist gegenüber herkömmlichen Lösungen eine wesentlich höhere Signalstabilität von 0,015 º/s auf und benötigt bei Abmessungen von 23 x 23 x 23 mm3 weniger als einen Kubikzoll Platz.

„Aufgrund der werkseitigen Kalibration und der integrierten Funktionen zur Kompensation zwischen den Freiheitsgraden können auch Entwickler ohne Sensorerfahrung schnell, einfach und wirtschaftlich Bewegungssensortechnologie integrieren und ihren Anwendungen eine völlig neue Leistungsdimension verleihen“, behauptet Scannell.

Beide Sensormodelle – ADIS16355 und ADIS16350 – enthalten einen programmierbaren SPI-Port, der den direkten Zugang zu Programmierfunktionen wie Filterung, Abtastrate, Power-Management, Selbsttest und Zustand des Sensors sowie zu Alarmsignalen ermöglicht. Die Bauteile lassen sich außerdem komplett im System abstimmen. Der ADIS16355 ist auf ein außerordentlich genaues und stabiles Sensorverhalten optimiert, während die preiswertere Variante ADIS16350 sich für weniger empfindliche Anwendungen eignet. (av)