Công ty TNHH Điện tử Mingjiada Thâm Quyến cung cấp và tái chế STLSM6DSLthiết bị đo quán tính iNEMO 6DoF có độ chính xác cao, thích hợp cho các ứng dụng máy bay không người lái.
STLSM6DSLBộ đo quán tính iNEMO 6DoF có độ chính xác cao là mô-đun cảm biến MEMS tích hợp sáu trục kết hợp gia tốc kế ba trục và con quay hồi chuyển ba trục. Với cảm biến có độ chính xác cao, mức tiêu thụ điện năng cực thấp, khả năng chống nhiễu cao và thiết kế nhỏ gọn, nó đã trở thành giải pháp cảm biến quán tính được ưa thích cho máy bay không người lái vừa và nhỏ cấp công nghiệp và cấp tiêu dùng, đồng thời rất phù hợp với nhiều ứng dụng máy bay không người lái bao gồm chụp ảnh trên không, kiểm tra, đua xe và bay tự động.
I. Kiến trúc cốt lõi và thông số kỹ thuật cơ bản củaLSM6DSL
cácLSM6DSLlà cảm biến MEMS hệ thống trong gói (SiP) hiệu suất cao thuộc dòng iNEMO của ST. Nó tích hợp gia tốc kế kỹ thuật số 3 trục và con quay hồi chuyển kỹ thuật số 3 trục trên một chip duy nhất, cung cấp khả năng phát hiện thái độ và chuyển động 6 bậc tự do (6DoF) toàn diện. Nó có thể đồng thời thu thập dữ liệu về gia tốc tuyến tính và vận tốc góc của máy bay không người lái, cung cấp dữ liệu thô chính xác để tính toán thái độ, điều chỉnh tiêu đề và bù vị trí. Vì không cần thêm chip cảm biến phụ trợ nên nó đơn giản hóa đáng kể việc thiết kế kiến trúc phần cứng máy bay không người lái.
cácLSM6DSLsử dụng gói LGA-14 nhỏ gọn, có kích thước nhỏ và nhẹ, khiến nó hoàn toàn phù hợp với những hạn chế về trọng tải và không gian nghiêm ngặt của máy bay không người lái, đồng thời mang lại sự ổn định về cơ và điện tuyệt vời. Các thông số kỹ thuật phần cứng cốt lõi được điều chỉnh theo các yêu cầu chính của việc điều khiển chuyến bay bằng máy bay không người lái; các thông số chính như sau:
- Phạm vi đo có thể định cấu hình: Gia tốc kế hỗ trợ chuyển đổi nhiều phạm vi giữa ±2g, ±4g, ±8g và ±16g, thích ứng với các điều kiện hoạt động khác nhau như bay ổn định, di chuyển nhanh, lặn và leo trèo, cũng như chuyến bay hỗn loạn; Con quay hồi chuyển hỗ trợ phát hiện vận tốc góc ở ±125°/s, ±250°/s, ±500°/s và ±1000°/s, cân bằng tinh chỉnh thái độ chính xác ở tốc độ thấp với khả năng chụp chuyển động tốc độ cao.
- Tiêu thụ điện năng cực thấp: Tổng mức tiêu thụ điện năng chỉ 0,65 mA ở chế độ hiệu suất cao. Nó hỗ trợ chế độ hoạt động ở mức năng lượng thấp luôn bật; khi kết hợp với hệ thống quản lý năng lượng của máy bay không người lái, điều này giúp giảm mức tiêu thụ điện năng tổng thể một cách hiệu quả, kéo dài độ bền của chuyến bay và phù hợp với máy bay không người lái cỡ vừa và nhỏ có dung lượng pin hạn chế.
- Khả năng lấy mẫu và lưu vào bộ đệm cao: Có bộ đệm dữ liệu động 4 KB tích hợp hỗ trợ lưu trữ hàng loạt dữ liệu cảm biến. Điều này giúp giảm tải đọc dữ liệu trên MCU điều khiển chính một cách hiệu quả, ngăn ngừa mất dữ liệu và chậm trễ trong chuyến bay tốc độ cao, đồng thời đảm bảo tính liên tục của việc truyền dữ liệu thái độ.
- Giao diện liên lạc phổ quát: Tương thích với cả giao diện liên lạc I²C và SPI, nó phù hợp với các chip điều khiển chuyến bay không người lái chính thống như STM32. Với khả năng tương thích mạnh mẽ và độ khó chuyển đổi thấp, nó có thể nhanh chóng thích ứng với các hệ thống điều khiển chuyến bay thương mại và nguồn mở khác nhau.
- Dải điện áp hoạt động rộng: Hỗ trợ dải điện áp cung cấp rộng từ 1,71 V đến 3,6 V, giúp phù hợp với đầu ra ổn định từ các nguồn cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái trên máy bay. Nó có khả năng chống dao động điện áp mạnh mẽ, ngăn ngừa sự bất thường về dữ liệu cảm biến do sự thay đổi điện áp nhỏ trong chuyến bay.
II. Ưu điểm kỹ thuật cốt lõi củaLSM6DSL
1. Độ chính xác cao và độ ồn thấp, đảm bảo thái độ bay ổn định
Các vấn đề như rung khi bay của máy bay không người lái, độ lệch và độ lệch thái độ phần lớn là do tiếng ồn quá mức và độ chính xác không đủ trong cảm biến IMU. cácLSM6DSLsử dụng quy trình cảm biến MEMS có độ chính xác cao độc quyền của ST; cả con quay hồi chuyển và gia tốc kế đều có đặc tính tiếng ồn cực thấp. Với cơ chế lọc phần cứng và hiệu chỉnh dữ liệu tích hợp, nó lọc nhiễu hiệu quả do rung động động cơ máy bay không người lái, nhiễu loạn luồng không khí và cộng hưởng khung máy bay. Bằng cách thu thập chính xác dữ liệu chuyển động theo thời gian thực, nó cung cấp dữ liệu thô sạch cho các thuật toán điều khiển chuyến bay, nâng cao đáng kể độ chính xác của tính toán thái độ và ngăn chặn hiệu quả sự trôi dạt và độ lệch chuyến bay của máy bay không người lái. Điều này mang lại cảnh quay ổn định hơn từ máy bay không người lái chụp ảnh trên không và đường bay chính xác hơn cho máy bay không người lái đua và kiểm tra.
2. Kiến trúc tiêu thụ điện năng thấp thông minh, phù hợp với yêu cầu về độ bền lâu dài
Không giống như các cảm biến sáu trục tiêu thụ điện năng cao truyền thống,LSM6DSLsử dụng thiết kế quản lý năng lượng thích ứng, hỗ trợ cả chức năng giám sát liên tục và chức năng ngủ/thức thông minh. Khi máy bay không người lái đang bay ổn định, cảm biến sẽ tự động chuyển sang chế độ giám sát năng lượng thấp để duy trì nhận thức thái độ cơ bản; khi phát hiện những thay đổi về tư thế hoặc cách di chuyển của khung máy bay, nó sẽ nhanh chóng chuyển sang chế độ lấy mẫu hiệu suất cao, cân bằng hoạt động sử dụng năng lượng cực thấp với khả năng phát hiện có độ chính xác cao, theo thời gian thực. So với các sản phẩm cạnh tranh có cùng thông số kỹ thuật, nó mang lại lợi thế tiêu thụ điện năng đáng kể, giảm hiệu quả mức tiêu thụ điện năng không cần thiết của máy bay không người lái và nâng cao độ bền chuyến bay tổng thể, khiến nó hoàn toàn phù hợp để kiểm tra và khảo sát máy bay không người lái hoạt động trong thời gian dài.
3. Độ tin cậy và khả năng chống nhiễu cao, phù hợp với môi trường hoạt động phức tạp
Máy bay không người lái thường hoạt động trong môi trường ngoài trời phức tạp, nơi các luồng không khí, sự dao động nhiệt độ và rung động cơ học đều có thể ảnh hưởng đến sự ổn định trong hoạt động của cảm biến. cácLSM6DSLđã trải qua quá trình tối ưu hóa nghiêm ngặt cho các điều kiện vận hành khắt khe và có khả năng chống sốc cơ học và ổn định nhiệt độ tuyệt vời, duy trì độ chính xác của cảm biến mà không bị trôi đáng kể trong phạm vi nhiệt độ rộng. Nó cũng tích hợp tính năng chống nhiễu điện từ (EMI) tích hợp, cho phép nó chịu được nhiễu điện từ từ bộ điều khiển tốc độ điện tử và động cơ trên máy bay không người lái, từ đó ngăn ngừa các rủi ro như biến dạng dữ liệu, đánh giá thái độ không chính xác và mất kiểm soát chuyến bay. Hơn nữa, cảm biến có tính năng tích hợp ở mức độ cao mà không cần các bộ phận chính xác bên ngoài, dẫn đến tỷ lệ hỏng hóc thấp và khiến nó rất phù hợp với các hoạt động của máy bay không người lái liên quan đến việc cất cánh và hạ cánh thường xuyên cũng như thao tác tốc độ cao.
4. Dễ dàng tích hợp và mở rộng, tương thích với nhiều giải pháp điều khiển chuyến bay
cácLSM6DSLhỗ trợ đầu ra dữ liệu cảm biến thời gian thực, mô phỏng cảm biến ảo và truyền dữ liệu hàng loạt, cho phép tích hợp liền mạch với phần mềm điều khiển chuyến bay nguồn mở chính thống như ArduPilot và PX4, đồng thời tương thích với các hệ thống điều khiển chuyến bay vòng kín thương mại. Khả năng xử lý hàng loạt tích hợp sẵn cho dữ liệu cảm biến giúp giảm đáng kể tải tính toán trên MCU của bộ điều khiển chuyến bay và giảm mức tiêu thụ điện năng xử lý của bộ điều khiển chính, cho phép hệ thống điều khiển chuyến bay phân bổ nhiều tài nguyên hơn cho các chức năng mở rộng như lập kế hoạch đường bay, thuật toán tránh chướng ngại vật và truyền dữ liệu. Hiện tại, một số thiết bị điều khiển chuyến bay chính thống đã sử dụng nó làm bộ cảm biến quán tính cốt lõi, trong khi một số bộ điều khiển chuyến bay cao cấp thậm chí còn sử dụng thiết kế dự phòng LSM6DSL kép để cho phép chuyển đổi dự phòng cảm biến tự động, tăng cường hơn nữa sự an toàn cho máy bay không người lái.
III. Ứng dụng thực tế củaLSM6DSLtrong các kịch bản Drone cụ thể
1. Máy bay không người lái chụp ảnh trên không dành cho người tiêu dùng
Máy bay không người lái chụp ảnh trên không đặt ra yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định của chuyến bay và độ chính xác của thái độ tinh chỉnh. Nhờ có độ ồn thấp và đặc tính đáp ứng động cao,LSM6DSLcó thể phát hiện chính xác những thay đổi nhỏ trong tư thế của khung máy bay. Khi kết hợp với các thuật toán điều khiển chuyến bay, nó đạt được độ ổn định chính xác, loại bỏ rung động khi bay một cách hiệu quả và đảm bảo cảnh quay ổn định, mượt mà từ gimbal. Mức tiêu thụ điện năng cực thấp của nó cũng đáp ứng các yêu cầu cốt lõi của máy bay không người lái cấp độ người tiêu dùng về thiết kế nhẹ và thời gian bay dài, khiến nó trở thành cảm biến được lựa chọn cho máy bay không người lái chụp ảnh trên không tầm trung và cấp thấp.
2. Máy bay không người lái khảo sát và kiểm tra công nghiệp
Máy bay không người lái công nghiệp được sử dụng để kiểm tra đường dây điện, khảo sát sông và bảo vệ mùa màng trong các lĩnh vực nông nghiệp đòi hỏi chuyến bay ổn định trong thời gian dài và khoảng cách, đồng thời đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác của đường bay và độ ổn định thái độ. cácLSM6DSLđộ tin cậy cao và độ trôi thấp của nó đảm bảo rằng máy bay không người lái duy trì chính xác đường bay định sẵn trong suốt nhiệm vụ, giảm thiểu các lỗi vận hành do sai lệch thái độ; chế độ vận hành tiêu thụ năng lượng cực thấp của nó giúp kéo dài thời gian hoạt động một cách hiệu quả, khiến nó phù hợp với các tình huống kiểm tra trên diện rộng, đường dài đồng thời nâng cao hiệu quả hoạt động và độ ổn định của máy bay không người lái.
3. Máy bay không người lái dành cho mục đích đặc biệt và đua xe
Máy bay không người lái đua và máy bay không người lái FPV nhỏ được đặc trưng bởi khả năng cơ động tốc độ cao, thay đổi hướng thường xuyên cũng như lặn và leo nhanh, đặt ra yêu cầu cực kỳ cao về tốc độ phản hồi động và khả năng thích ứng phạm vi đo của cảm biến IMU. cácLSM6DSLKhả năng phát hiện vận tốc góc và gia tốc trên phạm vi rộng của nó cho phép nó nắm bắt chính xác các thông số chuyển động trong quá trình điều khiển tốc độ cao và phản hồi nhanh chóng với các lệnh điều khiển chuyến bay. Kết hợp với khả năng xuất dữ liệu tốc độ cao, điều này cho phép điều chỉnh thái độ theo thời gian thực, đáp ứng các yêu cầu điều khiển của chuyến bay năng động cao dành cho máy bay không người lái chuyên dụng.
4. Máy bay không người lái nhỏ tự động
Các chức năng bay thông minh như tránh chướng ngại vật tự động, bay lơ lửng tại điểm cố định và tự động quay về nhà dựa vào dữ liệu IMU có độ chính xác cao để đạt được khả năng kiểm soát vòng kín về thái độ và vị trí. cácLSM6DSLDữ liệu cảm biến sáu trục liên tục và ổn định của nó cho phép kết hợp cảm biến đa nguồn với dữ liệu cảm biến GPS, khí áp và hình ảnh, điều chỉnh chính xác các sai lệch vị trí. Điều này giúp nâng cao độ chính xác định vị và khả năng chịu lỗi của chuyến bay tự động của UAV, đồng thời giảm nguy cơ mất kiểm soát và lệch hướng trong chuyến bay tự động.
IV. Tóm tắt và giá trị ứng dụng củaLSM6DSLGiải pháp
Là thiết bị đo quán tính (IMU) 6DoF có độ chính xác cao trong dòng iNEMO, STLSM6DSLgiải quyết chính xác những thách thức cốt lõi của việc điều khiển chuyến bay UAV thông qua bốn ưu điểm chính: cảm biến có độ chính xác cao, mức tiêu thụ điện năng cực thấp, khả năng chống nhiễu cao và thiết kế nhỏ gọn, dễ tích hợp. So với các cảm biến sáu trục truyền thống, nó tạo ra sự cân bằng giữa độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng và độ ổn định, đồng thời mang lại khả năng tương thích và khả năng mở rộng đặc biệt, giúp nó phù hợp với đầy đủ các ứng dụng trên các UAV nhỏ cấp tiêu dùng, cấp công nghiệp và chuyên dụng.
Trong thiết kế phần cứng UAV, việc kết hợpLSM6DSLgiảm thiểu một cách hiệu quả sự phức tạp của việc phát triển hệ thống tổng thể, tăng cường độ ổn định của chuyến bay, độ chính xác cơ động và độ bền của chuyến bay, đồng thời đảm bảo độ tin cậy của chuyến bay trong môi trường phức tạp. Nó cung cấp hỗ trợ phần cứng cốt lõi để ổn định tư thế UAV, bay thông minh và vận hành chính xác, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên tiết kiệm chi phí cho các giải pháp cảm biến IMU trong các UAV cỡ vừa và nhỏ hiện nay.
Người liên hệ: Mr. Sales Manager
Tel: 86-13410018555
Fax: 86-0755-83957753
Vietnamese
