Nové možnosti pro Vaše aplikace se senzory od STMicroelectronics®

Den co den každý z nás používá mnoho elektronických zařízení, která se stávají stále složitějšími a schopnými reagovat na stále více uživatelských podnětů. Klasickým příkladem mohou být dnes všudy přítomné mobilní telefony. Tyto jsou díky novým senzorům schopny například reagovat na uživatelská gesta díky integrovaným akcelerometrům. Jako další příklad, kde je možné využít celou řadu senzorů, mohou sloužit navigace. Další oblastí, kde je možno využít zejména senzory zrychlení, jsou ochranné obvody harddisků, které stačí „zaparkovat” hlavičky disků při pádu, či ochrana zdraví člověka při automobilové nehodě či různých adrenalinových sportech. Pojďme si nejnovější zástupce některých typů senzorů krátce představit.

Prvním obvodem je akcelerátor s typovým označením H3LIS331DL. Jde o první senzor v sortimentu společnosti STMicroelectronics®, který je schopen měřit vysoké hodnoty zrychlení ve všech třech osách. Zrychlení mohou dosáhnout hodnot až ±400 g, což jsou těžko představitelné hodnoty, takže pro lepší představu uveďme, že hodnota přetížení u tenisového míčku při odpalu odpovídá zhruba přetížení 300 g. Obvod však není pouhým snímačem, ale obsahuje též všechny důležité obvody pro primární zpracování signálů ze snímačů, takže komunikace s nadřízeným mikrokontrolérem probíhá přes klasická sériová rozhraní I²C či SPI. Díky implementaci řídicí logiky do H3LIS331DL je možné definovat mnoho různých parametrů pomocí konstant zapsaných do konfiguračních registrů, a tím ovlivnit chování obvodů. Jako příklad uveďme možnost nastavení objemu poskytovaných dat (output data rate) v rozsahu 0,5 až 1 000 Hz či možnost nastavených úsporných módů nebo možnost nastavení rozsahu měřených hodnot zrychlení ±100/200/400 g. Uvážíme-li výše zmíněná fakta spolu s udávanou spotřebou obvodu, která je pouhých 300 μA v run módu, je zcela jasné, že se pro tyto nové obvody otevírá široký aplikační prostor jako například již zmíněná ochrana zdraví člověka při nehodách (srážkách) apod., neboť parametry těchto obvodů jsou zaručovány v teplotním rozsahu –40 až +85 °C. Při nasazování těchto obvodů nebudou konstruktéři omezováni ani velikostí obvodu, neboť pouzdro typu LGA s 16 vývody má rozměry pouhých 3 × 3 × 1 mm!

Další novinkou v sortimentu senzorů firmy STMicroelectronics® jsou obvody LIS3MDL, což jsou tříosé magnetometry využívající ke své činnosti magnetorezistivní princip založený na tunelovém efektu. Stejně jako akcelerometry i tyto obvody obsahují kromě vlastních snímačů i obvody pro primární zpracování signálů, takže uživatel má možnost pomocí hodnot uložených do vnitřních registrů upravit chování obvodu tak, aby co nejvíce vyhovovalo jeho potřebám. Nastavením lze ovlivnit rozsah měření, frekvenci výstupních dat a jiné. Stejně jako v předchozím případě se podařilo konstruktérům obvodu zachovat nízkou spotřebu, takže obvod odebírá pouhých 270 μA v run módu, přičemž k dispozici jsou i úsporné módy, které dokáží „zredukovat“ spotřebu až na pouhý 1 μA v režimu Power down. Data jsou z obvodu přenášena pomocí sériové sběrnice I²C či SPI. Zachován zůstal i typ pouzdra, ale oproti předchozímu obvodu je dokonce ještě menší. Pouzdro LGA s 12 vývody zabírá prostor pouhých 2 × 2 × 1 mm!

Poslední novinkou je obvod nesoucí označení LPS25H, který dokáže měřit absolutní atmosférický tlak v rozsahu 260 až 1 260 mbar, což jinými slovy představuje rozsah přibližně od 1 800 metrů pod úrovní moře až do výšky 10 000 metrů nad úrovní moře (průměrná hodnota atmosférického tlaku je 1 013,25 mbar). Struktura obvodu je velice podobná předchozím dvěma, tj. v obvodu je nejen vlastní senzor, ale též části zajišťující jak prvotní zpracování signálu, tj. 24bitový převodník, číslicový filtr a logika pro teplotní kompenzaci, tak i interfejsovou část, která umožňuje propojení obvodu s okolím přes sériové rozhraní typu I²C či SPI. Tříbodová kvadratická kompenzace umožňuje kompenzaci negativních vlivů změn teploty na výsledky měření tlaku, takže lze zachovat vysokou přesnost obvodu (0,02 mbar) v teplotním rozsahu 0 až +40 °C. Vysoká přesnost měření a nízký vlastní šum umožňuje rozlišit změny výšky doslova v centimetrech. Přes složitou vnitřní strukturu je odběr obvodu typicky 25 μA. Stejně jako předchozí obvody je i tento zapouzdřen v pouzdru typu LGA, tentokráte s 10 vývody o rozměrech 2,5 × 2,5 × 1 mm.

Jak je vidět, novinky se nemusí týkat pouze složitých integrovaných obvodů, ale i relativně jednoduchých pasivních zapojení, a přesto lze díky těmto obvodům ušetřit jak peníze, tak i stále vzácnější místo na DPS.

Aktuální informace o novinkách od firmy STMicroelectronics® nejen z této, ale i mnoha dalších oblastí můžete najít na webových stránkách www.st.com. Cenové nabídky je pak možné vyžádat u distributorů.