Акселерометры STMicroelectronics: определяя любое движение
Акселерометры STMicroelectronics – это диапазон измеряемых ускорений до ±400g, питание 1.7…3.6 В, сверхмалое энергопотребление, высокая точность и повторяемость результатов, задаваемые пользователем параметры измерения и режимы работы. В ассортименте также имеются интегральные модули, включающие в разных сочетаниях акселерометр, гироскоп, магнитометр и микроконтроллер.
Отслеживание движения и его параметров представляется интересной и, часто, комплексной задачей, в которой могут быть задействованы датчики самых разных типов. Развитие микроэлектромеханических систем (MEMS) позволяет получить компактные решения, доступные ранее или в вариантах с механическими системами, или в вариантах, требующих достаточно больших вычислительных ресурсов. В частности, к подобным системам можно отнести гироскопы, компасы, акселерометры и аналогичные приборы.
MEMS-гироскопы, компасы, акселерометры нашли применение в мобильных устройствах (в том числе, т.н. «носимых»), в автомобильной технике, в строительстве, промышленном и профессиональном оборудовании, бытовой технике.
Акселерометр, установленный на объекте, позволяет определять ускорение, с которым объект движется. При этом появление ускорения может быть также обусловлено внешними воздействиями на объект – изменением положения, ударами, встряхиваниями, любыми неоднородностями движения объекта или выводом его из состояния равновесия. Современные приборы способны определять ускорение по одной или нескольким осям. Разрешение приборов позволяет фиксировать даже весьма незначительные воздействия.
Сферы применения акселерометров разнообразны:
Диапазоны ускорений, встречающихся в различных задачах, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Примеры ускорений
| Пример | Ускорение, g | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Разгон поезда | до 0.03 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Разгон автомобиля 0…100 км/ч за 6.4 с | 0.44 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Разгон автомобиля 0…100 км/ч за 2.4 с | 1.55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вертикальная составляющая ускорения при ходьбе | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Аттракцион «Американские горки» | 3.5…6.3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Самолет на вираже | до 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Катапультирование | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Раскрытие парашюта | 33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Удар ногой по мячу | 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ускорение снаряда при выстреле |
| Наименование | Тип корпуса; размер, мм | Оси | Диапазон измерений, g | Выход | Напряжение питания, В | Потребляемый ток в активном режиме, мА |
| AIS328DQ | QFN 24; 4x4x1.8 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8 | Цифровой | 2.4…3.6 | 0.25 |
| H3LIS331DL | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±100; ±200, ±400 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.3 |
| LIS2DH | LGA 14; 2x2x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.011 |
| LIS2DH12 | VFLGA; 2х2х1 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.011 |
| LIS2DM | LGA 14; 2x2x1 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.006 |
| LIS2HH12 | VFLGA; 2х2х1 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.005 |
| LIS302DL | LGA 14; 3x5x0.9 | X, Y, Z | ±2; ±8 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.3 |
| LIS331DL | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±8 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.3 |
| LIS331DLH | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.25 |
| LIS331DLM | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.25 |
| LIS331EB | LLGA 16L; 3х3х1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±6 ;±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.25 |
| LIS331HH | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±6; ±12; ±24 | Цифровой | 2.16…3.6 | 0.25 |
| LIS3DH | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.011 |
| LIS3DSH | LLGA 16; 3x3x1.0 | X, Y, Z | ±2; ±4; ±6; ±8; ±16 | Цифровой | 1.71…3.6 | 0.25 |
В общем случае в состав акселерометра (рисунок 3) входит подвижная трехмерная структура, которую можно представить в виде набора конденсаторов переменной емкости, усилителя заряда, связанного с мультиплексором, подающим сигнал на вход усилителя, и демультиплексором, выдающим сигналы для сигма-дельта АЦП. После АЦП данные фильтруются и поступают в регистры хранения. Доступ к данным и управление настройками акселерометра осуществляются по I2C- или SPI-интерфейсу, отдельный блок управляет работой акселерометра и формированием прерываний.
Рис. 3. Структурная схема трехосевого акселерометра
LIS3DH [3] является высокопроизводительным трехосевым цифровым акселерометром с ультранизким энергопотреблением (рисунок 4). LIS3DH имеет два режима работы – нормальный, обеспечивающий высокую производительность, и режим пониженного потребления.
Рис. 4. Структурная схема акселерометра LIS3DH
Динамический диапазон измерений датчика может выбираться пользователем и лежит в пределах ±2g/±4g/±8g/±16g. Частота следования отсчетов – 0.001…5 кГц. Встроенная функция самотестирования позволяет проверить функционирование датчика в конечном устройстве.
Акселерометр может генерировать два независимых сигнала прерывания – срабатывание по преодолению порогового значения или по обнаружению свободного падения, а также по изменению положения устройства. Пороги и времена срабатывания прерываний могут быть заданы пользователем.
На каждый канал измерений (ось) имеется собственный десятиразрядный FIFO-буфер на 32 значения.
В качестве дополнительного бонуса LIS3DH имеет три внешних канала АЦП (10 бит) для отслеживания внешних сигналов.
LIS331HH [4] имеет аналогичные LIS3DH функциональные возможности в плане режимов работы и интерфейсов с внешними устройствами (рисунок 5). Акселерометр имеет встроенную функцию самотестирования, настраиваемый диапазон измеряемых значений – ±6g/±12g/±24g, частоту следования отсчетов 0.0005…1 кГц, две настраиваемые линии прерывания.
Рис. 5. Структурная схема акселерометра LIS331HH
LIS3DSH – малопотребляющий высокопроизводительный трехосевой акселерометр со встроенным программируемым автоматом (машиной состояний) [5] (рисунок 6).
Рис. 6. Структурная схема акселерометра LIS3DSH
Диапазон измерений – ±2g/±4g/±6g/±8g/±16g, частота следования отсчетов измерений – 3.125 Гц…1.6 кГц. Акселерометр может быть настроен на распознавание определенных последовательностей событий и генерацию прерываний по их обнаружению. LIS3DSH имеет встроенный FIFO-буфер.
Рис. 7. Конечный автомат в LIS3DSH
LIS3DSH имеет два встроенных программируемых конечных автомата, способных выполнять пользовательские программы. Программа состоит из набора инструкций, которые определяют переходы между состояниями автомата, возможны также условные переходы. Каждый из автоматов может иметь до 16 состояний. Из каждого состояния возможен переход или в начальное состояние (состояние после сброса) или в следующее. Переход выполняется по выполнению одного из двух условий «RESET condition» или «NEXT condition». Сигнал прерывания генерируется при достижении одного из состояний – output/stop/continue.
Каждый из автоматов может быть запрограммирован на распознавание определенных жестов, свободного падения, определения положения – 6D/4D, подсчет пульса, шагов, распознавание двойного нажатия – т.н. «click/double click», перевороты. Инструкции и условия переходов загружаются хост-устройством в выделенную область памяти.
Автоматы могут работать независимо друг от друга, возможны так называемые синхронные режимы работы, когда второй автомат используется для увеличения количества состояний первого (суммарно до 32 состояний) или как автомат-подпрограмма, исполняющаяся в одном или нескольких состояниях первого автомата (рисунок 8).
Рис. 8. Совместная работа конечных автоматов в LIS3DSH
FIFO-буфер имеет четыре режима работы:
За исключением отсутствия функции самотестирования и диапазона измеряемых напряжений, акселерометр H3LIS331DL [6] аналогичен LIS331HH. В сравнении с LIS331HH, H3LIS331DL имеет гораздо более широкий динамический диапазон измеряемых ускорений – ±100g/±200g/±400g. По диапазону ускорений видна заявка на применение в спортивных тренажерах, аксессуарах, системах безопасности, автомобильной и спортивной индустрии, системах экстренного торможения.
LIS2DH – трехосевой высокопроизводительный акселерометр с I2C-/SPI-интерфейсом, частотой следования отсчетов 0.001…5.3 кГц [7]. Диапазон измеряемых ускорений задается пользователем и может лежать в пределах ±2g/±4g/±8g/±16g.
Акселерометры в составе модулей INEMO
Помимо выпуска отдельных изделий, компания STMicroelectronics интегрирует акселерометры в более сложные датчики – на одном кристалле с гироскопом, магинитометром и различными их комбинациями. Возможные варианты интеграции:
Отладочные платы с акселерометрами
Одной из отладочных плат для работы с MEMS-датчиками STMicroelectronics является STEVAL-MKI109V2, построенная на базе 32-битного микроконтроллера STM32F103RET6 [9]. Плата имеет USB-, JTAG-/SWD-интерфейсы, поддерживается режим DFU (Device Firmware Upgrade). Для подключения дочерних плат MEMS-датчиков предусмотрен разъем DIL24 (платы семейства MKI10xx). Более подробно с характеристиками отладочных плат с акселерометрами производства компании STMicroelectronics можно ознакомиться в таблице 3.
Таблица 3. Отладочные и ознакомительные платы STMicroelectronics с акселерометрами
| Наименование | Описание |
| STEVAL-MKI009V1 | Плата с LIS3LV02DL для разъема DIL20 |
| STEVAL-MKI013V1 | Плата с LIS302DL для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI015V1 | Плата с LIS344ALH для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI031V1 | Демонстрационная плата в миниатюрном корпусе с LCD-дисплеем |
| STEVAL-MKI087V1 | Плата с LIS331DL для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI089V1 | Плата с LIS331DLH для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI105V1 | Плата с LIS3DH для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI109V2 | Материнская плата eMotion на базе STM32F103 |
| STEVAL-MKI110V1 | Плата с AIS328DQ для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI134V1 | Плата с LIS3DSH для разъема DIL24 |
| STEVAL-MKI135V1 | Плата с LIS2DH для разъема DIL24 |
Кроме указанных отладочных плат акселерометры присутствуют на платах STM32F4DISCOVERY.
Рис. 9. Внешний вид отладочной платы MKI109V2
Для ряда акселерометров на сайте STMicroelectronics доступны исходные тексты драйверов для применения во встраиваемых системах, а также для ОС Linux (таблица 4).
Таблица 4. Примеры драйверов для акселерометров STMicroelectronics
| Наименование | Описание |
| STSW-MEMS004 | Драйвер для LIS331DLH |
| STSW-MEMS006 | Драйвер для LIS3DH |
| STSW-MEMS015 | Драйвер для AIS328DQ |
| STSW-MEMS021 | LIS2DH Linux-драйвер |
| STSW-MEMS022 | LIS331DLH Linux-драйвер |
| STSW-MEMS023 | LIS3DH Linux-драйвер |
| STSW-MEMS024 | LIS3DSH Linux-драйвер |
Заключение
Ассортимент акселерометров производства компании STMicroelectronics перекрывает практически весь спектр возможных применений проборов с функцией измерения ускорения – от мобильных телефонов и планшетов до автомобильных систем и спортивного инвентаря.
В качестве ключевых достоинств можно отметить простой интерфейс с хост-системой, наличие нескольких рабочих режимов, конфигурируемые условия генерации сигналов прерываний.
Целый ряд моделей имеет встроенные программируемые конечные автоматы, позволяющие определять условия распознавания сложных перемещений, например, жестов. Наличие FIFO-буферов в некоторых моделях позволяет снизить нагрузку на хост-контроллер и реализовывать более гибкие алгоритмы получения и обработки данных с датчиков.
St microelectronics 3 axis digital accelerometer solution что это
ИНСТРУКЦИЯ по установке пользовательских цветовых профилей FAQ по ноутбукам ALIENWARE (Dell) 
1. Что такое Alienware?
Alienware — американская компания, производитель компьютерного аппаратного обеспечения. Дочерняя компания Dell. Alienware в основном занимается сборкой персональных компьютеров и ноутбуков из комплектующих сторонних производителей. Продукция ориентирована на аудиторию игроков в компьютерные игры, требовательных к производительности компьютера. Продукты компании используются для графически тяжёлых приложений, таких как редактирование видео и аудио, моделирование. Была основана в 1996 году Nelson Gonzalez и Alex Aguila. Штаб квартира находится в Маями.
Начиная с 2002 Dell размышляла о покупке Alienware, но не предпринимала никаких действий вплоть до 22 марта 2006 года, пока все же не решилась купить компанию. Новый филиал сохраняет свою автономию в плане дизайна и маркетинга. Тем не менее, доступ Alienware к цепочке поставок, покупательной способности Dell, приводит к снижению эксплуатационных расходов.
2. Зачем мне ноутбук ALIENWARE (Dell)?
Alienware выпускает нишевые геймерские ноутбуки, которые отличаются в первую очередь своим броским футуристическим дизайном в стиле космического корабля и разнообразием вариантов подсветки клавиатуры, логотипов и т.д. Так как это продукт, который ориентирован в первую очередь для геймеров, в нем используются современные передовые технологии, мощная графическая составляющая, экстремальные процессоры, SSD накопители, 3Д экраны и пр. что возводит эти лэптопы на несколько ступеней выше остальных решений, доступных на рынке. САМАЯ ЭФФЕКТИВНАЯ система охлаждения компонентов мобильного ПК на рынке, использование качественного пластика, алюминия в сборке ноутбука и расширенные опции апгрейда комплектующих конечно же отображаются и на «премиум» стоимости подобного рода техники.
3. Где производится гарантийное обслуживание ноутбуков?
Розничные продукты Alienware, продаваемые на территории Украины, обеспечиваются гарантией сроком на 1 (в основном), 2 или 3 года в зависимости от типа продукции и могут обслуживаться в местах покупки. Для иностранных покупателей процедура несколько сложнее. Изначально, приобретая ноутбук фирмы Alienware за границей вы получаете определенный срок гарантии NBD (Next Business Day), что означает выезд к заказчику для сервисного осмотра на следующий рабочий день и первый сервисный случай на территории Украины оформляется вне зависимости от места покупки ноутбука (будь-то США или Индия и т.д.). При дальнейшем обслуживании вам обязательно понадобится трансфер гарантии вашего ноутбука на территорию Украины. Сервис центр Делл: спойлер DELL/ALIENWARE
5. Что такое Alienware Command Center?
Список поддерживаемых AlienFX игр: спойлер * Sacred 2
* The Witcher: Enhanced Edition
* World in Conflict
* Dark Void
* Cities XL
* Fallen Earth
* Supreme Commander 2
* Eve Online
* City of Heroes: Going Rogue
* Blacklight: Tango Down
* Jumpgate Evolution
* Metro: Last Light
* Leage of Legends
* Hotline Miami
* Daylight
* Dying Light
* Payday 2
* Smite
* Middle-earth: Shadow of Mordor
* World of Tanks
и другие. 6. Что такое BinaryGFX?
7. Какого цвета выпускают системы ALIENWARE?
8. Каким образом можно заменить комплектующие?
спойлер Особенности конфигурации:
Размеры и начальный вес:
Высота (сзади): 19,5 мм (0,77″)
Высота (макс.): 20,1 мм (0,791″) [или 20,5 мм (0,807″) с технологией Tobii]
Высота (спереди): 17,9 мм (0,704″) [или 18,3 мм (0,720″) с технологией Tobii]
Глубина: 276 мм (10,9″)
Ширина: 360,5 мм (14,19″)
Средняя масса: 2,16 кг (4,75 фунта) Alienware M17 R2
спойлер Особенности конфигурации:
Размеры и начальный вес:
Высота (спереди): 18,6 мм (0,732″),
Высота (макс.): 20,5 мм (0,807″),
Высота (сзади): 19,5 мм (0,768″),
Ширина: 399,8 мм (15,74″),
Глубина: 295,5 мм (11,63″),
Средняя масса: 2,63 кг (5,80 фунта) Alienware Area-51m
спойлер Особенности конфигурации:
— Lunar Light / Dark Side of the Moon
— 17.3″ FHD (1920 x 1080) 144Hz, IPS, G-Sync + Tobii Eyetracking
— nVIDIA GeForce RTX 2060 6GB GDDR6 / RTX 2070 8Gb GDDR6 / RTX 2080 8Gb GDDR6
— i7-9700K / i9-9900K
— До 64GB DDR4 2400Mhz
— 2xPCI-E M.2 SSD + 1 HDD
— USB 3.1 Type-C / Thunderbolt 3 / HDMI 2.0
— Killer Wi-Fi 6 AX1650 (2×2) + Bluetooth 5.0
— Alienware Graphics Amplifier;
— 180W + 240W / 180W + 330W PSU, 8-cell 90Wh.
Размеры и начальный вес:
Высота (сзади): 31,2 мм (1,23″)
Высота (максимальная): 42 мм (1,7″)
Высота (спереди): 27,65 мм (1,09″)
Ширина: 402,6 мм (15,85″)
Длина: 319,14 мм (12,565″)
Максимальный вес: 3,87 кг (8,54 фунта) 10. Что такое Graphics Amplifier?
Graphics Amplifier совместим ТОЛЬКО с ноутбуками Alienware 2015 года выпуска!
11. Как настроить Nvidia 3DVision в ноутбуках Alienware?
В новой ревизии ноутов R4 используются очки Nvidia 3D Vision 2, а дисплеи обладают поддержкой Lightboost 
Туториал по установке 3D Vision на ноутбуках Alienware M17xR3 & R4 можно найти ТУТ
12. Как провести процедуру чистой установки видео драйверов?
Если вы только получили новую систему в свои руки без всяких установленных драйверов, вам потребуется скачать нужную версию и инсталлировать ее для требуемого видеоадаптера. Желательно качать с сайта официального производителя. 100% работоспособность системы в таком случае гарантирована, даже если версия драйвера устаревшая.
— качаем утилиту CCleaner от СЮДА для чистки остатков удаленных драйверов.
— удаляем остатки драйверов с помощью CCleaner. Жмем Analyse, потом Clean. Переходим во вкладку Registry сканируем на предмет ошибок.
— перезагружаемся в стандартном режиме. Ваша система полностью очищена от старых драйверов, можно смело приступать к установки новых