Интернет журныл о промышленности в Украине

Датчик нахилу з низьким енергоспоживанням на основі MSP430F2012

  1. Апаратне забезпечення
  2. Програмне забезпечення
  3. енергоспоживання системи
  4. література
  5. Про компанію Texas Instruments

Крім вимірювання кута нахилу, акселерометри використовуються в багатьох додатках

Крім вимірювання кута нахилу, акселерометри використовуються в багатьох додатках. До них відносяться вимірювачі вібрацій, ударів, руху, поверхневих рівнів і т.д. У будь-якому випадку, акселерометр вимірює прискорення щодо прискорення вільного падіння. Самостійно акселерометр не може визначити різницю між статичним і динамічним прискоренням, тому на виході ми маємо їх векторну суму.

На малюнку 1 показано напрямок осей акселерометра, що використовується в даному додатку.

Мал. 1. Напрямок осей акселерометра

Малюнок 2 відображає ідеальне вихідна напруга при розташуванні акселерометра на опорному рівні.

Мал. 2. Ідеальне вихідна напруга при розташуванні акселерометра на опорному рівні

Акселерометр ADXL322 від компанії Analog Devices має зсув 1,5 В, відповідне нульового прискоренню, при напрузі живлення Vcc = 3 В.

На малюнку 3 показано розташування пристрою на рівні, що відрізняється від опорного. Згідно з документацією, чутливість ADXL322 становить 420 мВ / g при напрузі живлення Vs = 3 В.

Мал. 3. Розташування акселерометра на рівні, що відрізняється від опорного

Апаратне забезпечення

Для отримання датчика нахилу з напругою живлення 3 В, акселерометр підключається до мікроконтролера MSP430F2012. На малюнку 4 зображено блок-схема системи. Акселерометр споживає 0,45 мА при напрузі живлення 3 В, що дозволяє підключити його до одного з портів мікроконтролера. В результаті акселерометр буде відключатися разом з мікро контролером, що призведе до зниження споживаної потужності. Аналогово-цифровий перетворювач з роздільною здатністю 10 біт (ADC10) конвертує аналоговий вихідний сигнал акселерометра (Xout і Yout) в бінарні значення. Ці значення обробляються програмно, щоб визначити, який світлодіод (LED) включити.

Мал. 4. Блок-схема датчика нахилу

Вихідний сигнал акселерометра конвертується два рази в секунду. Дванадцять світлодіодів розміщені по колу. Відстань між двома сусідніми світлодіодами відповідає 30 ° (рис. 5).

Мал. 5. Монтажна схема датчика нахилу

Мультиплексування дозволяє управляти шістьма світлодіодами за допомогою трьох портів введення / виводу мікроконтролера (рисунок 6, таблиця 1). Таким чином, дванадцять світлодіодів управляються шістьма портами.

Мал. 6. Мережа світлодіодів

Таблиця 1. Мультиплексування світлодіодів

Статус світлодіода P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 Все вимкнені 0 0 0 0 0 0 # 1 включений 0 0 0 Z 1 0 # 2 включений 0 0 0 1 0 Z # 3 включений 0 0 0 Z 0 1 # 4 включений 0 0 0 0 1 Z # 5 включений 0 0 0 0 Z 1 # 6 включений 0 0 0 1 Z 0 # 7 включений Z 1 0 0 0 0 # 8 включено 1 0 Z 0 0 0 # 9 включений Z 0 1 0 0 0 # 10 включений 0 1 Z 0 0 0 # 11 включений 0 Z 1 0 0 0 # 12 включено 1 Z 0 0 0 0 0 - низький рівень, 1 - високий рівень, Z - високоімпедансное стан
(Висновок конфигурируется як вхід)

Тактирование ядра MSP430 здійснюється за допомогою інтегрованого керованого цифровим способом осцилятора (DCO) на частоті 1 МГц. Вбудований низькочастотний осцилятор з низьким енергоспоживанням (VLO) працює на частоті 12 кГц і використовується для тактирования таймера Timer_A.

Використання DCO в якості базового таймера дозволяє точно обчислити частоту VLO для запису в Timer_A. Ми зупинимося на цьому докладніше в подальшому.

Мікроконтролери MSP430F2xxx містять на кожному виведення вбудовані програмовані підтягує резистори, які використовуються для підключення портів введення / виводу до Vcc.

Програмне забезпечення

Завдяки перевагам апаратного забезпечення, мікроконтролери MSP430 можуть бути оптимізовані для досягнення низького енергоспоживання. Периферійні пристрої можуть відключатися в будь-який момент часу. Аналогічним чином, в будь-який момент часу можна переводити мікроконтролер в режим низького споживання енергії, вимикаючи DCO і ЦПУ. У розглянутому прикладі VLO використовується для тактирования периферійних пристроїв, що виключає потребу в кварці 32,768 кГц. На малюнку 7 зображена структура програмного забезпечення.

Мал. 7. Структурна схема програмного забезпечення додатки

При включенні харчування система инициализируется. Акселерометр калибруется при нульовому куті нахилу при запуску датчика. Таймер Timer_A тактується від ACLK = VLO для визначення констант часу для затримок. За допомогою DCO вимірюється частота VLO, за рахунок підрахунку числа тактів DCO за період VLO. Потім обчислюються необхідні тимчасові затримки.

Після завершення вимірювання VLO програма входить в нескінченний цикл. При цьому постійно здійснюється аналогово-цифрове перетворення, обробка перетворених значень і включення світлодіодів два рази в секунду. При включенні акселерометра дається 25 мс для його стабілізації. Мінімально необхідний час складає 21 мс, однак задається 25 мс для простоти обчислення тимчасових затримок. Протягом цього часу MSP430 входить в режим зниженого енергоспоживання LPM3, очікує переривання від таймера. При виникненні переривання включається АЦП (ADC10) для здійснення перетворення координат X і Y. Після включення ADC10 MSP430 входить в режим LPM3 до завершення аналогово-цифрового перетворення та розміщення отриманих значень в ОЗУ. Після цього ADC10 встановлює біт ADC10IFG, що викликає переривання, в результаті чого MSP430 здійснює обробку переривання ADC10ISR в активному режимі. Отримані значення аналізуються і включаються відповідні світлодіоди на 25 мс. Після цих 25 мс MSP430 входить в режим LPM3 на 450 мс, все світлодіоди при цьому вимикаються. Весь процес триває при цьому 500 мс.

Лічильник визначає, рухалася чи плата за 15 останніх включень одного і того ж світлодіода. Якщо цього не відбувалося, датчик і світлодіоди вимикаються, MSP430 переходить в режим LPM4 з очікуванням переривання від порту P2.7. Для виникнення цього переривання і переходу в нормальний режим необхідно натиснути зовнішню кнопку.

енергоспоживання системи

Система живиться від стандартної 3 В літієвої батарейки. При використанні алгоритму, відповідно до малюнком 4, середнє значення споживаного струму системи (Icc) становить приблизно 138 мкА протягом періоду в одну секунду. Вважаючи, що ресурс батарейки (звичайна батарейка 220 мА / год) витрачається на 80%, оцінне час життя батареї становить тисяча двісті сімдесят п'ять годин. Подальший аналіз показує, що датчик і світлодіоди споживають 99,5% потужності, в той час як MSP430 тільки 0,5%. У таблиці 2 представлені значення споживаного струму для основних функцій системи.

Таблиця 2. Струм для основних функцій системи

Функція Тривалість,
мс Активний струм,
мкА Середній струм,
мкА MSP430 в активному режимі 0,15 300 0,05 MSP430 в режимі LPM3 499,8 0,6 0,3 ADC10 включено 0,010 600 0,01 Датчик включений 25,05 450 11,27 Світлодіод включений 24,9 2300 57,28 середній струм системи за 500 мс: 68,9 мкА середній струм системи за 1 с: 137,8 мкА

Якщо протягом 15 вибірок виявляється, що MSP430 не рухався, система вимикається, і MSP430 переходить в режим LPM4. Середнє споживання потужності системи в цьому випадку становить 0,5 мкА.

Повний опис та вихідні тексти програм розглянутого додатки і багатьох інших прикладів застосування MSP430 можна знайти на сайті: www.compel.ru в розділі, присвяченому мікроконтролерів, а також на сайті виробника.

література

1. Low-Power Tilt Sensor Using the MSP430F2012 (SLAA309).
2. MSP430F2xxx Family User's Guide (SLAU144).
3. MSP430F20xx Mixed Signal Microcontroller data sheet (SLAS491).
4. Analog Devises ADXL322 data sheet.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка -
e-mail: [email protected]

Texas Instruments випустить чіпи ULP Bluetooth

Компанія Texas Instruments заявила про намір розробляти чіпи для мініатюрних пристроїв з ультранізковольтним (ultra low-power, ULP) харчуванням, відповідні нової специфікації ULP Bluetooth. Ініціатором розробки цього розширення основного стандарту свого часу виступила компанія Nokia, а технологія раніше була відома під фірмовою назвою Wibree. Передбачається, що від дуже невеликий, «пігулки» батарейки чіп ULP Bluetooth зможе пропрацювати близько року, дальність дії складе 10 метрів, а швидкість передачі - до 1 Мбіт / с. Діапазон частот все той же - 2,4 ГГц. TI має намір виробляти обидва типи можливих реалізацій ULP Bluetooth - як чіпи, що підтримують тільки один режим і здатні встановлювати зв'язок тільки з своїми аналогами, так і чіпи з двома режимами зв'язку, що дозволяють обмінюватися даними не тільки з «собі подібними», але також і з пристроями , оснащеними «традиційним» інтерфейсом Bluetooth. Ціни і терміни випуску рішень ULP Bluetooth поки не відомі.
джерело: www.3dnews.ru .

Схема контролю харчування від TI

Компанія Texas Instruments представила інтегральну схему INA209 з інтерфейсом I2C для двонаправленого контролю струму / потужності через позитивну лінію харчування. ІС INA209 виконана з архітектури з околонулевой дрейфом зміщення і автоматичною компенсацією зсувів і являє собою пристрій для високоточного контролю струму з розкидом не більше одного відсотка в межах температурного діапазону -40 ... 85 ° C і зміщенням не більше 100мкВ. ІС дозволяє контролювати і управляти струмом, напругою і потужністю в різноманітних пристроях, в т.ч. серверах, телекомунікаційному обладнанні, зарядний пристрій акумуляторів, автомобільному і вимірювальному обладнанні.

INA209 контролює падіння напруги на струмовимірювальні резистори, а також напруга в точці підключення цього резистора до навантаження (контрольований діапазон 0 ... + 26В). Вбудоване множити пристрій і калібрований регістр виконують формування результату вимірювання електричного струму і потужності у ватах. Мікросхема працює від одного джерела напругою + 3,0 ... + 5,5В.

Мікросхема має трирівневу програмовану захист. Крім того, при вимірюванні струму і напруги використовується вбудована схема фільтрації. Фільтр також використовується і в швидкодіючому аналоговому компараторе, що дозволяє використовувати ІС в перешкодозахисних додатках.

Для мінімізації виділяється потужності на струмовимірювальні резистори в ІС передбачений підсилювач з програмуванням коефіцієнта посилення і вхідним діапазоном ± 40 мВ. Час перетворення 12-бітного АЦП становить 530мкс.

Інтерфейс I2C підтримує функцію контролю допустимого часу для запобігання «підвисання» шини та може працювати на частотах до 3,4МГц. Всі функції INA209 можуть задаватися програмно.

Про компанію Texas Instruments

В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown. (Як відомо, Burr-Brown увійшла до складу TI так само, як і компанії Unitrode, Power Trend і Klixon). З цього часу компанія КОМПЕЛ отримала доступ до постачання всієї номенклатури вироблених компанією TI компонентів, технологій та налагоджувальних засобів, а також ... читати далі