LSM6DSRX a ISM330DHCX. Nejpřesnější snímače s podporou strojového učení

Ve společnosti STMicroelectronics uvedli začátkem března na trh dva nové inerciální moduly LSM6DSRX a ISM330DHCX. První je určený do špičkových spotřebních produktů pracujících např. s virtuální či rozšířenou realitou, zatímco druhý se hodí do průmyslových aplikací.

Jedná se o nejnovější přírůstky v rodině obvodů MEMS iNEMO, které na konci názvu odlišíte pomocí písmene „X“ označující jádro systému strojového učení. Nové prvky podporují rychlosti až 4 000 dps, což oproti předchozí generaci představuje stoprocentní nárůst. Výchozí typická odchylka parametru s teplotou kromě toho klesá z ±0,010 dps/ºC až na ±0,005 dps/ºC, takže lze nyní při měření dosahovat přesnějších výsledků s ještě lepší stabilitou.

Nový front-end pro ještě více aplikací

Možná si vzpomenete na obvody LSM6DSOX, které se objevily v roce 2018 a na trh se pak oficiálně dostaly minulý rok. Novinka LSM6DSRX však není jejich náhradou. Nyní se totiž jedná o jiné řešení s lepšími parametry a vyšší přesností při o něco vyšší spotřebě. Ve špičkovém režimu tak bude gyroskop odebírat 0,9 mA, zatímco společně s akcelerometrem pak spotřeba narůstá až na 1,2 mA. Tato čísla jsou však stále nízká a výrobci navrhující např. průmyslové roboty a senzory, trackovací jednotky či logistické dataloggery upřednostní bez pochyby přesnost, byť by to znamenalo o něco málo vyšší spotřebu. Pro bateriově napájené aplikace s menším důrazem na vysokou přesnost je přitom stále k dispozici varianta LSM6DSOX.

Odlišné parametry obvodů LSM6DSOX a LSM6DSRX pramení ze skutečnosti, že oba využívají jiný front-end. Obě generace mikroelektromechanických prvků však staví na stejné architektuře, včetně číslicové jednotky pro účely převodu analogového signálu na digitální. Shodný bude rovněž buffer typu FIFO (First-In-First-Out) či kompresní algoritmus, což jen potvrzuje odolnost a také výkonnost základního systému obou zmiňovaných součástek. Zvolený front-end zde přitom dokládá snahu výrobce dodávat moduly s lepšími vlastnostmi a také rostoucí přesností, které nyní vyhoví ještě většímu počtu aplikací.

Nový modul do průmyslových podmínek a dostupnější strojové učení

Obvod LSM6DSRX sice není prvním inerciálním senzorem s jádrem sloužícím ke strojovému učení, ISM330DHCX je bezpochyby první verzí této architektury určenou právě do průmyslového prostředí. Stále častěji se setkáváme se systémy pro sledování pohybu zboží, zatímco výrazně dostupnější bude nyní díky cenově optimalizovaným vývojovým platformám a také cloudovým řešením i prediktivní údržba. Snímače průmyslové třídy se schopnostmi strojového učení proto začínají nabývat na významu.

Obvod LSM6DSRX disponuje BI (Bias Instability) pěti stupňů za hodinu, zatímco jeho průmyslový sourozenec ISM330DHCX disponuje BI tří stupňů za hodinu, což přináší vyšší stabilitu při stejně dlouhém měření. Součástky ISM330DHCX uvažují také širší teplotní rozsah od –40 ºC až do +105 ºC, kdežto prvky, které jsou řešené spíše univerzálně, končí již při +85 ºC. Systém pro kompenzaci teploty musí proto lépe udržovat svou přesnost, a to i za předpokladu těch nejnáročnějších podmínek.

Obě součástky dále nabízí podobné jádro systému strojového učení jako v případě předchozího inerciálního snímače, ale zatímco snímače LSM6DSOX uvažují 256 uzlů, nové modely jich budou mít již 512. K dispozici je osm konfigurovatelných rozhodovacích stromů sloužících ke zpracování získaných informací a vyvození určitých závěrů. Pokud tedy vše zvládneme ještě v rámci samotného senzoru a nebudeme k této aktivitě vyžadovat služby mikrokontroléru, výrazně tím snížíme spotřebu energie. Výrobce zároveň oznámil, že již brzy vydá novou verzi svého GUI Unico, které pomůže vystavět rozhodovací strom a využít přitom Python, MATLAB, Weka či RapidMiner. Vývojáři tak mohou zefektivnit svou činnost, a pokud jde o nejrůznější nadšence či start-upy, všichni budou schopni využít příslušné nástroje k vytvoření konfiguračních souborů, které se pak zavedou do obvodů LSM6DSRX nebo ISM330DHCX. GUI Unico využívá šestnácti stavových automatů FSM integrovaných v obou součástkách.

Kde začít? U vývojových desek

Nejlepší způsob, jak začít pracovat s novými inerciálními snímači, vede přes jednotlivé vývojové desky. Pro LSM6DSRX to znamená STEVAL-MKI195V1, zatímco obvody ISM330DHCX jsou osazeny na STEVAL-MKI207V1. Obojí je kompatibilní se základní deskou STEVAL-MKI109V3, která obsahuje mikrokontrolér STM32F401VE. Zároveň se jedná o nejrychlejší způsob, jak začít experimentovat s GUI Unico a spustit práce na prototypu.

Výrobce rovněž pamatuje na příklady se stavovými automaty FSM nebo strojovým učením. Vývojáři proto mohou experimentovat se skripty či daty a lépe tak porozumět možnostem daných součástek. Dokonce i nejrůznější „fandové“ elektroniky bez jakýchkoli hlubších znalostí z oboru mohou postupovat na základě kroků popsaných v souborech README a spouštět ukázkové aplikace. Funguje zde také komunita zaměřená na strojové učení s MEMS a umělou inteligenci nabízející rychlou podporu a zodpovězení otázek.