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SMA-XXD單軸加速度計

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產(chǎn)品型號

品       牌

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更新時間：2022-07-18 11:17:32瀏覽次數(shù)：471次

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經(jīng)營模式：其他

商鋪產(chǎn)品：52條

所在地區(qū)：

聯(lián)系人：陳先生

產(chǎn)品簡介

SMA-XXD系列加速度計為單軸電容式MEMS加速度計，由全硅MEMS敏感結(jié)構(gòu)和低功耗信號處理ASIC組成。

詳細(xì)介紹

SMA-XXD單軸加速度計

 

能源

軍事/航天

工業(yè)

特性

 

- ±2~±50g量程

- 單電源供電(5V±0.2)

- 140Hz

- LCC20陶瓷封裝(8.9mm×8.9mm)

- 單個標(biāo)定(零位、標(biāo)度因數(shù))

- 數(shù)字\模擬輸出可選

- 高可靠性

- 符合RoHS要求，適用于無鉛焊接工藝和SMD安裝

image.png 

 

SMA-XXD系列加速度計為單軸電容式MEMS加速度計，由全硅MEMS敏感結(jié)構(gòu)和低功耗信號處理ASIC組成。

 

SMA-XXD由單電源供電(5V)，典型功耗低(12mA)。輸出為SPI協(xié)議數(shù)字信號或全差分模擬信號(共模電壓2.5V)，模擬輸出滿量程輸出電壓在0.5V到4.5V之間。該傳感器采用了LCC20陶瓷管殼封裝。

 

產(chǎn)品封裝

產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)LCC陶瓷管殼封裝，共20個管腳，外形精確尺寸在下圖給出。終產(chǎn)品質(zhì)量0.60±0.02克。

 

     SMA-XXD                                 SMA-XXD                                                SMA-XXD 敏感方向

 

 

電學(xué)性能

 

SMA-XXD

輸入電壓(VDD–VSS)

5.0±0.2V

輸出電壓范圍(模擬端)

輸出電壓介于 0.5 到 4.5 VDC 之間，(0g下典型值為2.5V )

工作電流消耗

電源電壓為5.0 VDC 條件下，≤18mA

初始電流消耗

初始化階段輸入電壓為5.0 VDC 條件下，典型值為30mA  

溫度傳感器性能

 

SMA-XXD

輸出

0LSB@25°C

靈敏度(數(shù)字)

67LSB/°C

輸出電壓

2.5V@25°C

靈敏度(模擬)

8.4mv/°C

注：上述指標(biāo)均為典型值。


電氣連接

傳感器系統(tǒng)框圖如下圖所示：

 

圖片2.png

 

建議在VDD和VSS之間采用10μF的去耦電容，連接位置盡可能靠近加速度計。*使用COG或X7R@5%類型的電容。

 

管腳

定義

類型

注釋

1

ACCOP

模擬輸出

加速度計差分正向輸出

2

TEMP

模擬輸出

溫度傳感器輸出

3

AVDD

電源輸入

電源電壓，5.0V

4

AVSS

接地

接地

5

V4P5

模擬輸出

內(nèi)部參考電壓，典型值4.5V，需外接100nF電容

6

VCP

模擬輸出

內(nèi)部高壓參考電壓，需外接100nF，25V以上耐壓電容，建議使用耐壓50V電容

7

VSS_CP

接地

高壓電荷泵接地

8

VDD_CP

電源輸入

高壓電荷泵電源輸入，5.0V

9

NC

--

空腳

10

VPP

模擬輸入

內(nèi)部配置，需懸空

11

VDDL

模擬輸出

內(nèi)部數(shù)字電源，典型值2.5V，需外接100nF電容

12

DVSS

接地

數(shù)字地，建議通過磁珠等與公共地相連

13

MISO

數(shù)字IO

SPI主機(jī)數(shù)據(jù)輸入，從機(jī)數(shù)據(jù)輸出

14

MODE

數(shù)字IO

工作模式選擇，內(nèi)部下拉，MODE=0時為數(shù)字輸出，MODE=1時為模擬輸出

15

MOSI

數(shù)字IO

SPI主機(jī)數(shù)據(jù)輸出，從機(jī)數(shù)據(jù)輸入

16

SCK

數(shù)字IO

SPI從機(jī)時鐘輸入

17

CSN

數(shù)字IO

SPI從機(jī)片選信號

18

VDDIO

電源輸入

數(shù)字IO電源，常用1.8V/2.5V/3.3V/5V，需保持與上位機(jī)通訊電平一致

19

PD

數(shù)字IO

芯片系統(tǒng)使能，內(nèi)部下拉，PD=1時系統(tǒng)失效

20

ACCON

模擬輸出

加速度計差分負(fù)向輸出

 

工作環(huán)境

 

SMA-XXD

工作溫度范圍

-55°C至+125°C

超聲清洗

該產(chǎn)品不能用超聲波清洗

ESD

HBM 2000V

 

 


典型應(yīng)用

 

圖片3.png

 

焊盤尺寸


 

SMD安裝

SMA-XXD產(chǎn)品符合RoHS要求，適用于無鉛焊接工藝和SMD安裝。加速度計必須被緊密固定于PCB板上，用封裝殼體邊緣作為參考平面，以保證良好的基準(zhǔn)軸向。焊接LCC外殼產(chǎn)生的應(yīng)力是MEMS高性能電容式儀表特別需注意的問題，為了獲得良好的應(yīng)力分布和較佳的*穩(wěn)定性，加速度計所有引腳必須被焊接到PCB焊盤上。

 


數(shù)字接口

產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)SPI四線制，Mode 0模式，以從機(jī)方式運(yùn)行，數(shù)據(jù)長度8位。CSN設(shè)置為低，初始化通信，MOSI和MISO的數(shù)據(jù)變化必須同步于SCK下降沿，而主從采樣輸入必須同步于SCK的上升沿。

 

圖片5.png

 

寄存器表

設(shè)備寄存器通過SPI接口訪問、控制，SPI的配置狀態(tài)時鐘頻不能高于5MHz，建議不高于200kHz。通過讀取命令從地址0x51讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)速率加速度輸出和溫度輸出，讀取狀態(tài)SPI時鐘頻20MHz。

 

Addr

Bit

HEX

7

6

5

4

3

2

1

0

51

DRDY

ACC<23>

ACC<22>

ACC<21>

ACC<20>

ACC<19>

ACC<18>

ACC<17>

ACC<16>

ACC<15>

ACC<14>

ACC<13>

ACC<12>

ACC<11>

ACC<10>

ACC<9>

ACC<8>

ACC<7>

ACC<6>

ACC<5>

ACC<4>

ACC<3>

ACC<2>

ACC<1>

ACC<0>

-

TEMP<13>

TEMP<12>

TEMP<11>

TEMP<10>

TEMP<9>

TEMP<8>

TEMP<7>

TEMP<6>

TEMP<5>

TEMP<4>

TEMP<3>

TEMP<2>

TEMP<1>

TEMP<0>

ERR<7>

ERR<6>

ERR<5>

ERR<4>

ERR<3>

ERR<2>

ERR<1>

ERR<0>

5E

READ_DATA

ONLY

IIRBW<2>

IIRBW<1>

IIRBW<0>

OUTBW<2>

OUTBW<1>

OUTBW<0>

COMPSL

 

用戶可配置的寄存器地址為0x5E，配置內(nèi)容包含數(shù)據(jù)輸出格式、帶寬以及是否采用片上溫補(bǔ)數(shù)據(jù)。

用戶可通過配置地址0x5E[3:1]:OUTBW和0x5E[6:4]:IIRBW改變輸出信號帶寬。

其中OUTBW為平均濾波器，可改變數(shù)據(jù)刷新率，降低高頻噪聲，其取值(DEC)對應(yīng)的濾波器帶寬如下：

 

Register

0(default)

1

2

3

4

5

6

7

OUTBW

31.25KHz

15.625KHz

7.813KHz

3.906KHz

1.953KHz

965Hz

488Hz

488Hz

 

IIRBW為IIR濾波器，可改變系統(tǒng)整體環(huán)路帶寬，其取值(DEC)對應(yīng)的濾波器帶寬如下：

 

Register

0(default)

1

2

3

4

5

6

7

IIRBW

None

100Hz

150Hz

200Hz

250Hz

300Hz

350Hz

400Hz

 

注：建議用戶在滿足所需的數(shù)據(jù)刷新率和系統(tǒng)帶寬的前提下，盡量選擇較低的濾波器帶寬。

 

可通過配置0x5E[7] READ_DATAONLY，改變數(shù)據(jù)輸出格式(詳見下文數(shù)據(jù)讀取)。

可通過配置0x5E[0] COMPSL=1屏蔽出廠溫度補(bǔ)償參數(shù)并自行配置，用戶如需使用自己的參數(shù)通過產(chǎn)品本身進(jìn)行溫度補(bǔ)償，請廠家以獲得進(jìn)一步。

數(shù)據(jù)讀取

加速度數(shù)據(jù)輸出為24bit，溫度數(shù)據(jù)輸出為14bit，在數(shù)位之前加入了1bit 的新數(shù)據(jù)標(biāo)志位DRDY，外部SPI 主機(jī)可以同時讀取加速度數(shù)據(jù)和溫度傳感器數(shù)據(jù)，客戶根據(jù)自己所需采集的數(shù)據(jù)，參考下列格式進(jìn)行配置及采集，DRDY在每個新數(shù)據(jù)的起始時被設(shè)置為’1’，當(dāng)采樣數(shù)據(jù)被讀取后自動恢復(fù)為’0’，所以每個讀取的加速度數(shù)據(jù)都應(yīng)該判斷DRDY以保證這是一個不重復(fù)的新數(shù)據(jù)，SPI的數(shù)據(jù)采樣率應(yīng)高于加速度數(shù)據(jù)輸出速率以保證數(shù)據(jù)不會丟失，數(shù)據(jù)輸出率為31.25KHz。SPI讀取加速度數(shù)據(jù)命令形式：

 

Byte0

Byte1~3/1~5

Byte0

Byte1~3/1~5

Byte0

Byte1~3/1~5

0xD1

5/3bytes 0x00

0xD1

5/3bytes 0x00

……

……

 

輸出加速度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)時的讀取命令為：

 

8`hD1+40`h0000000000 (DRDY+ACC+ERR+TEMP)

 

數(shù)據(jù)輸出形式如下：

 

 

只輸出24bit數(shù)據(jù)時，寄存器REGL5E[7] READ_DATAONLY需配置為’1’：

例：0x5E+0x80 (僅配置5E[7]為’1’時)

此狀態(tài)下讀取命令形式為：

 

8`hD1+24`h000000 (ACC)

 

數(shù)據(jù)輸出形式如下：

 

 

數(shù)據(jù)計算

采集到的加速度數(shù)據(jù)ACC為24位補(bǔ)碼，溫度數(shù)據(jù)TEMP為14位補(bǔ)碼。以下說明以十進(jìn)制(DEC)為例：

 

加速度計輸出

根據(jù)ACC的實際值，終加速度輸出AOUT由以下公式計算：

 

AOUT=

{

ACC-2^24,

ACC≥8388608 (2^23) 

ACC,

ACC<8388608 (2^23)

 

終以g值為單位的加速度輸出結(jié)果：

 

AOUT(g)=AOUT/K1, K1為數(shù)字模式下的標(biāo)度因數(shù)(LSB/g)

 

溫度輸出

溫度輸出值以25°C為零位(典型值)，根據(jù)TEMP的實際值，溫度傳感器輸出TOUT由以下公式計算：

 

TOUT=

{

TEMP-2^14,

TEMP≥8192 (2^13)

TEMP,

TEMP<8192 (2^13)

 

終實際溫度TEMP_ACT為：

 

TEMP_ACT=TOUT/67+25

 

注：溫度傳感器的值未經(jīng)標(biāo)定，不可作為測量溫度值的傳感器。

配置示例

若上電后無配置指令，則系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)為：

1. 輸出加速度信號和溫度信號；

2. 數(shù)據(jù)輸頻率為31.25KHz，無平滑；

3. 系統(tǒng)響應(yīng)無低通數(shù)字濾波；

4. 采用片上存儲的溫補(bǔ)數(shù)據(jù)對輸出進(jìn)行修正。

配置指令只需上電后發(fā)送一次，掉電失效。

 

以配置平均濾波器(OUTBW)選擇2:7.813KHz，IIRBW為7:400Hz為例，即數(shù)據(jù)由31.25KHz平滑至7.813KHz，系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)字濾波器帶寬為400Hz時(注：上述參數(shù)均為理論值)：

OUTBW[2:0] = 0x02，

則寄存器5E[3:0] = 0x04 (此時COMPSL = 0，系統(tǒng)使用已存儲的溫度修正數(shù)據(jù))；

IIRBW[2:0] = 0x07，

則寄存器5E[7:4] = 0x07 (此時READ_DATAONLY = 0，系統(tǒng)輸出加速度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù))；

故終需配置5E[7:0] = 0x74，

實際發(fā)送的配置指令如下(指令格式為“寄存器地址+指令”)：

 

Byte0

Byte1

0x5e

0x74

 

程序示例

/* 首先配置數(shù)據(jù)輸出格式與濾波器帶寬，之后發(fā)送讀取指令 */

/* 濾波器與數(shù)據(jù)輸出格式配置內(nèi)容見上文 */

WriteSize=2;

WriteData[0] = 0x5e;

WriteData[1] = 0x74;

 

SpiWriteRead (DeviceHandle, SPIHandle,

WriteSize, WriteData, &ReadSize, ReadData);   //SPI發(fā)讀庫函數(shù)

 

/* 讀取一次數(shù)據(jù) */

WriteSize = 6;         //發(fā)送數(shù)據(jù)長度

WriteData[0] = 0xd1;        //讀取指令

WriteData[1] = 0x00;

WriteData[2] = 0x00;

WriteData[3] = 0x00;

WriteData[4] = 0x00;

WriteData[5] = 0x00;

 

SpiWriteRead (DeviceHandle, SPIHandle,

WriteSize, WriteData,&ReadSize, ReadData);   //采集原始數(shù)據(jù)后5個字節(jié)作為有效數(shù)據(jù)

 

/* 加速度計24位補(bǔ)碼數(shù)據(jù)拼接，溫度傳感器 14位補(bǔ)碼數(shù)據(jù)拼接 */

acc_trans[0] = ReadData[1] << 1 | ReadData[2] >> 7;

acc_trans[1] = ReadData[2] << 1 | ReadData[3] >> 7;

acc_trans[2] = ReadData[3] << 1 | ReadData[4] >> 7;

 

temp_trans[0] = ( ReadData[4] & 0x3f );

temp_trans[1] = ( ReadData[5] );

 

ACC[0] = acc_trans[0] * 256 * 256 + acc_trans[1] * 256 + acc_trans[2];

TEMP[0] = temp_trans[0] * 256 + temp_trans[1];

 

/* 24位加速度計數(shù)據(jù)與14位溫度數(shù)據(jù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換，方法不，若數(shù)據(jù)溢出，可根據(jù)實際情況調(diào)整 */

ACC[0] = (( ACC[0] << 8) >> 8 );

TEMP[0] = (( TEMP[0] << 18) >> 18 );

 


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