회사 블로그 ADI ADXL312 드론용 고해상도 측정기 3축 디지털 가속도

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.는 ADI의 ADXL312 저전력 3축 디지털 가속도계를 공급 및 재활용합니다. 이 제품은 고해상도 측정 기능을 제공하며 드론 애플리케이션에 적합합니다.I. ADXL312의 주요 기본 사양

ADXL312는 고도로 통합된 완전한 3축 가속도 측정 시스템으로, 추가적인 주변 컨디셔닝 회로 없이 3축 전체에서 동적 및 정적 가속도를 정확하게 감지할 수 있습니다. 핵심 하드웨어 사양은 UAV 애플리케이션의 경량, 저전력 소비 및 고정밀에 대한 필수 요구 사항을 충족합니다. 구체적인 사양은 다음과 같습니다:- 초저전력 소비: 적응형 전력 관리를 특징으로 하며, 3.3V로 전원을 공급할 때 측정 모드의 일반적인 전력 소비는 57μA로 낮고, 대기/절전 모드 소비는 0.1μA에 불과합니다. 전력 소비는 감지 대역폭에 따라 자동으로 조정되어 실시간 측정 요구 사항과 저전력 요구 사항의 균형을 맞추어 드론의 전반적인 전력 부하를 크게 줄입니다. 일반적인 작동 전류는 170μA에 불과하여 동일 등급의 기존 가속도계보다 훨씬 뛰어납니다.

- 통신 및 저장 구성: 듀얼 범용 디지털 통신 인터페이스(SPI(3선/4선) 및 I²C)를 지원하여 주류 드론 제어 칩과 호환되며 뛰어난 호환성을 제공합니다. 메인 컨트롤러가 절전 모드인 동안 측정 데이터를 자율적으로 캐싱하는 내장 32단계 FIFO 데이터 버퍼를 갖추고 있어 샘플링을 위해 자주 깨어날 필요성을 줄이고 전반적인 시스템 전력 소비를 더욱 최적화합니다.

비행 중 드론은 난기류와 에어프레임의 미세한 진동에 취약합니다. 사소한 자세 편차가 적시에 감지 및 수정되지 않으면 호버링 드리프트 및 궤적 편차가 발생할 수 있습니다. ADXL312의 13비트 고정밀 샘플링 아키텍처는 에어프레임의 가속도 변화를 미세하게 포착하여 피치, 롤 및 요의 3축 자세 데이터를 정확하게 수집합니다. 드론의 자이로스코프 및 기압계 데이터를 활용하는 데이터 융합 알고리즘과 결합하여 고정밀 자세 계산을 달성하고, 비행 진동을 효과적으로 억제하고 공기 흐름 간섭에 대응하여 안정적인 호버링과 정확한 지점 간 비행을 보장합니다. 동시에 다중 범위 적응형 설계는 소형 항공 촬영 드론의 저속 안정 비행과 레이싱 드론의 고속 기동 및 급격한 자세 변화 모두와 호환됩니다.

2. 극도로 낮은 전력 소비, 드론 비행 시간 대폭 연장

짧은 비행 시간은 소형 드론 및 휴대용 항공 촬영 드론의 주요 문제점이며, 온보드 센서의 지속적인 샘플링은 장치의 전력 소비의 주요 원인 중 하나입니다. ADXL312의 혁신적인 마이크로암페어 수준의 초저전력 설계는 지능형 모션 웨이크업 메커니즘과 결합하여 활성 및 정지 상태를 지능적으로 감지합니다. 사용자 정의 가능한 가속도 임계값을 통해 인터럽트 신호를 트리거하여 '움직일 때 샘플링을 활성화하고 정지 시 전력 소비를 줄이기 위해 절전 모드로 전환'하는 지능형 전력 관리를 가능하게 합니다. 내장 FIFO 버퍼는 샘플링 빈도와 메인 제어 칩의 계산 부하를 크게 줄여 센서 및 시스템 수준 모두에서 에너지 소비를 낮춥니다. 이는 비행 감지 정확도를 저하시키지 않으면서 드론의 비행 내구성을 효과적으로 연장합니다.

3. 복잡한 UAV 작동 조건에 적합한 높은 통합 및 안정성

ADXL312 센서는 필터 또는 증폭기와 같은 외부 컨디셔닝 회로가 필요하지 않습니다. 높은 통합 수준과 최소한의 주변 회로로 UAV 비행 제어 하드웨어 설계를 단순화하고, 비행 제어 보드의 크기를 줄이며, 더 작고 가벼운 UAV 설계 추세에 부합합니다. 또한 우수한 진동 및 간섭 저항성을 갖추고 있어 드론 모터 작동 및 고속 비행으로 인한 기계적 진동을 견딜 수 있으며, 안정적이고 왜곡되지 않은 가속도 데이터 출력을 보장합니다. 이는 데이터 노이즈로 인한 비행 제어 오판 및 자세 제어 상실을 방지합니다. 넓은 작동 온도 범위는 야외 항공 촬영, 현장 검사 및 고고도 작업과 같은 다양한 시나리오의 온도 변화 요구 사항을 충족합니다.

III. 드론에서 ADXL312의 핵심 애플리케이션 시나리오

UAV의 관성 측정 장치(IMU)의 핵심 부품으로서, ADXL312는 3축 정적 기울기 및 동적 가속도에 대한 실시간 데이터를 캡처하여 비행 제어 시스템에 에어프레임의 자세에 대한 정확한 참조를 제공합니다. 이는 자체 안정화 보정 및 폐쇄 루프 자세 제어를 지원하여 호버링 드리프트 및 비행 흔들림과 같은 문제를 해결하고 항공 영상의 안정성과 비행 제어 정확도를 크게 향상시킵니다.

2. 모션 상태 감지 및 자세 조기 경보3. 저전력, 장시간 비행 드론 시스템 개발

휴대용 소비자 드론, 장시간 비행 검사 드론 및 마이크로 작물 살포 드론과 같은 전력에 민감한 장치의 경우, ADXL312의 마이크로암페어 단위의 초저전력 소비는 센싱 시스템의 에너지 소비를 최소화합니다. 지능형 절전 및 웨이크업 전략과 결합하여 장시간 순항 및 정지 호버링 중 배터리 전력을 크게 절약하여 시스템의 전반적인 내구성을 크게 향상시키고 장기간 현장 작업 및 일상적인 항공 촬영 요구 사항을 충족합니다.

4. 궤적 및 변위 추정IV. 드론에서 ADXL312 제품 애플리케이션 요약

ADI ADXL312 3축 디지털 가속도계는 고해상도 측정, 극도로 낮은 전력 소비, 컴팩트한 크기, 높은 안정성 및 강력한 호환성을 포함한 여러 핵심 장점을 결합하여 UAV의 자세 감지에 대한 핵심 요구 사항인 '고정밀, 저전력 소비, 고신뢰성 및 경량 설계'를 정확하게 충족합니다. 기존 가속도계와 비교할 때, 적응형 전력 관리, 지능형 모션 감지 및 FIFO 데이터 버퍼링과 같은 고유한 기능은 UAV 비행 제어의 정확성과 안정성을 보장할 뿐만 아니라 제한된 비행 내구성과 같은 문제를 효과적으로 해결하고 하드웨어 개발을 단순화합니다. 현재 이 장치는 소비자 등급 항공 촬영 드론, 소형 산업 검사 드론 및 마이크로 작물 보호 드론을 포함한 다양한 저고도 무인 항공기에 널리 사용되고 있으며, 드론 비행 제어 관성 감지 시스템을 위한 비용 효율적이고 고성능 솔루션을 제공합니다.