회사 블로그 ADI ADXL357 드론용 디지털 출력으로 소음도 낮고 유동도 낮은 3축 MEMS 가속기

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.는 ADI를 공급하고 재활용합니다.ADXL357, 드론 애플리케이션에 적합한 디지털 출력을 갖춘 저잡음, 저 드리프트, 3축 MEMS 가속도계입니다.

ADIADXL357고정밀 산업 및 항공우주 분야용으로 설계된 3축 MEMS 가속도계입니다. 업계 최고의 저소음 밀도, 초저 드리프트, 장기 안정성 및 기본 디지털 출력 아키텍처를 갖춘 이 제품은 멀티로터, 고정 날개 및 수직 이착륙(VTOL) 드론의 동적 비행 감지, 자세 모니터링 및 동작 매개변수 획득 요구 사항에 완벽하게 적합하여 중급 및 고급형 드론 관성 항법 시스템에서 선호되는 핵심 구성 요소입니다.

I. 핵심 포지셔닝 및 기본 특성ADXL357

그만큼ADXL357고정밀 측정을 위해 설계된 ADI ADXL35x 시리즈의 디지털 출력, 3축 MEMS 가속도계입니다. 동일한 시리즈의 아날로그 출력 ADXL356과 달리 이 장치는 완전한 디지털 신호 처리 장치를 통합하여 외부 ADC 칩이 필요 없으며 디지털 측정 데이터를 직접 출력할 수 있습니다. 이는 드론의 하드웨어 회로 설계를 크게 단순화하는 동시에 시스템 전력 소비와 신호 간섭 위험을 줄입니다. 그만큼ADXL357낮은 소음, 낮은 영점 드리프트, 낮은 전력 소비 및 높은 안정성이라는 네 가지 주요 장점을 결합합니다. 이는 높은 소음 수준, 심각한 온도 드리프트, 장기적인 측정 부정확성, 진동 간섭에 대한 민감도 등 드론의 복잡한 작동 조건에서 기존 MEMS 가속도계와 관련된 문제점을 해결합니다.

그만큼ADXL357±10.24g, ±20.48g 및 ±40.96g의 세 가지 기본 옵션으로 프로그래밍 가능한 여러 측정 범위를 지원합니다. 소형 소비자 등급 드론의 저속 자세 감지, 산업 등급 드론의 고속 기동 비행, 고하중 드론의 울퉁불퉁한 작동 조건 등 다양한 시나리오에 걸쳐 가속도 측정 요구 사항을 수용할 수 있어 유연한 범위 구성과 탁월한 호환성을 제공합니다. 또한 탁월한 진동 정류 오류 억제 기능을 갖춘 최적화된 진동 억제 아키텍처가 내장되어 있어 드론이 경험하는 고주파 진동 및 기류 교란과 같은 가혹한 동적 조건에서도 측정 데이터의 연속성과 정확성을 보장합니다.

II. 핵심 기술 장점ADXL357

1. 초저소음 밀도로 미세한 자세 변화를 정확하게 포착합니다.

드론 호버링 중 미세 조정, 저고도에서의 정밀 작동, 사전 정의된 경로를 따른 미세 조정 비행에는 미세한 자세 변화를 포착하는 센서가 필요합니다. 기존 가속도계는 과도한 소음으로 인해 데이터 지터가 발생하기 쉬우며, 이로 인해 비행 제어 시스템 및 신체 진동에 의한 수정이 자주 발생합니다. 그만큼ADXL357업계 최고의 저소음 특성을 자랑하며, 고범위 모드에서 소음 밀도가 80μg/√Hz에 불과하고, 정적 및 저속 조건에서 더욱 뛰어난 소음 성능을 제공합니다. 미세한 기울기 각도와 가속도의 미묘한 변화를 정확하게 감지하여 자세 계산의 부드러움을 크게 향상시키는 동시에 비행 지터 및 위치 드리프트와 같은 문제를 제거하여 드론의 고정밀 호버링 및 저속 순항 시나리오에 완벽하게 적합합니다.

2. 매우 낮은 드리프트 특성으로 교정 의존도 감소

드론 비행 환경은 높은 고도의 저온 조건부터 지상의 고온 작동 시나리오까지 광범위한 온도 변화를 경험합니다. 온도 변동으로 인해 표준 가속도계에서 영점 드리프트가 쉽게 발생하여 측정 오류가 누적될 수 있습니다. 이를 위해서는 빈번한 수동 교정이 필요하며 이는 운영 효율성과 비행 신뢰성에 영향을 미칩니다. 그만큼ADXL357ADI의 독점 MEMS 온도 보상 아키텍처를 통합하여 전체 온도 범위에 걸쳐 온도 드리프트 오류를 ​​최소화하면서 매우 낮은 0g 오프셋 온도 드리프트를 달성합니다. 또한 장기간 연속 작동 중에도 큰 영점 드리프트가 없어 탁월한 장기 안정성을 제공합니다. 이 기능은 드론 비행 제어 시스템에 필요한 교정 빈도를 크게 줄이고, 소프트웨어 보상 알고리즘에 대한 부담을 완화하며, 전체 온도 범위와 전체 비행 시간에 걸쳐 비행 자세 데이터의 정확성을 보장하여 장시간 드론 작동 요구 사항을 충족합니다.

3. 기본 디지털 출력으로 드론 시스템 설계 단순화

그만큼ADXL357고정밀 디지털 신호 처리 모듈을 통합하고 범용 SPI 및 I²C 디지털 통신 인터페이스를 지원합니다. 필터링 및 보정된 디지털 처리된 가속 데이터를 직접 출력하므로 연산 증폭기 및 ADC와 같은 외부 신호 조절 회로가 필요하지 않습니다. 아날로그 출력이 있는 센서와 비교하여 이는 UAV 비행 제어 보드의 하드웨어 구조를 간소화할 뿐만 아니라 PCB 설치 공간을 줄이고 장치의 전체 전력 소비를 낮출 뿐만 아니라 아날로그 신호 전송 중 전자기 간섭 및 신호 감쇠 문제를 완전히 제거하여 데이터 전송의 안정성과 신뢰성을 향상시킵니다. 이는 더 작고, 더 가볍고, 더 고도로 통합된 UAV를 향한 설계 추세와 일치합니다.

4. 복잡한 비행 조건에 적합한 높은 진동 저항 및 안정성

드론 비행 중에는 고주파 모터 진동, 기류 충격, 이륙/착륙 충격과 같은 복잡한 장애가 존재합니다. 일반 센서는 데이터 왜곡 및 측정 변동이 발생하기 쉽습니다. 그만큼ADXL357산업 등급의 신뢰성에 최적화되었으며 탁월한 내진동 정류 성능을 갖추고 있어 비행 진동으로 인한 측정 오류를 효과적으로 억제합니다. 데이터 반복성과 안정성은 표준 소비자 등급 센서의 데이터 반복성과 안정성을 훨씬 뛰어넘습니다. 또한 최대 1kHz의 작동 대역폭을 갖춘 이 장치는 데이터 지연이나 응답 왜곡 없이 고속 기동, 빠른 회전 및 신속한 자세 변경 중에 UAV의 동적 응답 요구 사항을 정확하게 충족합니다.

5. UAV 내구성 요구 사항을 충족하는 저전력 설계

드론은 전반적인 전력 소비 관리에 대해 엄격한 요구 사항을 부과하며 센서 전력 소비는 비행 시간에 직접적인 영향을 미칩니다. 그만큼ADXL357작동 전력 소비가 매우 낮은 초저전력 칩 아키텍처를 활용합니다. 고정밀 측정 성능을 보장하는 동시에 드론의 전원 공급 시스템에 추가적인 부담을 주지 않고 소비자 등급 및 산업 등급 드론 모두의 저전력 내구성 설계 요구 사항을 완벽하게 충족하여 성능과 비행 시간의 균형을 유지합니다.

III. 주요 전기 및 성능 매개변수ADXL357

드론 애플리케이션의 고정밀 관성 측정 요구 사항을 충족하기 위해ADXL357정확하게 최적화되었습니다. 주요 사양은 다음과 같습니다.

- 측정 범위: 모든 드론 비행 가속도 측정 요구 사항을 포괄하는 세 가지 프로그래밍 가능 옵션(±10.24g, ±20.48g, ±40.96g)

- 소음 밀도: 일반적으로 80μg/√Hz; 초저소음으로 미묘한 자세 변화를 정밀하게 감지

- 온도 드리프트: 최소 영점 온도 드리프트는 전체 온도 범위에서 고정밀, 안정적인 출력을 보장하여 시스템 교정 비용을 절감합니다.

- 작동 대역폭: 1kHz, 동적 드론 자세 변화에 신속하게 대응하기 위한 요구 사항 충족

- 통신 인터페이스: 표준 SPI 및 I²C 디지털 인터페이스, 주류 드론 비행 제어 장치와 호환 가능

- 작동 온도: 산업 등급의 넓은 온도 범위를 포괄하여 고지대 및 저고도 실외 환경의 복잡한 온도 변화에 적합합니다.

- 신뢰성: 높은 진동 저항과 높은 반복성, 장기간 연속 작동 시 안정적인 성능 제공

IV. 핵심 애플리케이션 시나리오ADXL357UAV에서

1. UAV 자세 추정 및 비행 제어 시스템

자세 추정은 자율 UAV 비행의 핵심입니다. 고정밀, 저잡음, 드리프트 없는 3축 가속도 데이터 출력ADXL357자이로스코프 및 자력계 데이터와 융합하여 UAV의 피치, 롤 및 요 각도를 정확하게 계산할 수 있습니다. 이는 비행 제어 시스템의 제어 정밀도를 향상시켜 안정적인 호버링, 부드러운 기동 및 정속 비행을 가능하게 하며 기체 진동 및 자세 편차와 같은 문제를 제거합니다. 항공 사진 촬영, 검사, 측량 등 고정밀 UAV 작업에 적합합니다.

2. 고정밀 정지 호버링 및 항로 비행

작물 보호, 검사 및 측량 드론의 고정 작업 및 고정 경로 순항에 대한 요구 사항을 충족하기 위해ADXL357는 매우 낮은 드리프트 특성으로 오랜 기간 동안 정확한 자세와 위치 기준을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 센서 오류 누적으로 인한 경로 이탈 및 위치 드리프트를 방지하여 드론의 작동 정확도와 임무 완료율을 크게 향상시킵니다.

3. 동적 모션 모니터링 및 오류 진단

고속 기동, 빠른 상승, 다이빙 및 회전과 같은 역동적인 작업 중에ADXL357의 높은 대역폭과 높은 동적 반응은 가속도의 순간적인 변화를 정확하게 포착하여 비행 역학의 실시간 모니터링을 용이하게 합니다. 또한 가속도 데이터의 이상 현상을 분석하여 비정상적인 모터 진동, 기체 부품의 헐거움, 공기 역학적 과부하 등의 결함을 식별하는 데 도움을 주어 드론 비행 안전 및 상태 모니터링을 위한 데이터 지원을 제공합니다.

4. 산업용 등급 UAV 관성 항법 지원

GPS 신호를 사용할 수 없는 실내, 협곡, 울창한 숲과 같은 복잡한 환경에서 UAV는 관성 항법을 사용하여 자율 비행을 달성합니다. 그만큼ADXL357의 극히 낮은 오류 누적과 장기적인 측정 안정성은 관성 항법에서 위치 드리프트 오류를 ​​효과적으로 줄여 위성이 없는 항법 시나리오에서 자율 비행의 신뢰성을 향상시킵니다. 이는 산업 검사, 보안 정찰 및 실내 작업에 사용되는 UAV의 탐색 요구 사항에 매우 적합합니다.

V. 요약ADXL357

기존 소비자 등급 MEMS 가속도계와 비교하여 ADI는ADXL357소음 및 지터, 온도로 인한 드리프트, 진동 간섭, 오류 누적 및 빈번한 교정 필요성과 같은 드론 비행 시나리오의 업계 문제점을 포괄적으로 해결합니다. 저소음 특성으로 미세 자세 감지의 고정밀도를 보장하며, 저 드리프트 특성으로 장기간 안정적인 측정이 가능합니다. 기본 디지털 출력은 하드웨어 설계를 단순화하고 시스템 안정성을 향상시키며, 높은 진동 저항과 넓은 온도 범위는 복잡한 비행 조건에 대한 적합성을 보장합니다.

포괄적인 성능 이점 덕분에ADXL357중급 및 고급형 소비자 드론, 산업용 작전 드론 및 특수 정찰 드론의 관성 측정 장치(IMU)에 선호되는 구성 요소가 되었습니다. 드론 비행 안정성, 제어 정밀도, 작동 신뢰성 및 환경 적응성을 효과적으로 향상시켜 고정밀 자율 비행 및 지능형 작동을 위한 강력한 하드웨어 지원을 제공합니다.