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專用設(shè)備為物聯(lián)網(wǎng)傳感器融合帶來(lái)同步

2512844 2022-11-28 | pdf | 249.98KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

傳感器融合幾乎是不言自明的，因?yàn)樗Y(jié)合了來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，以提供比通常使用單個(gè)傳感器可能的范圍更廣的信息。然而，解釋和實(shí)際操作之間存在明顯的區(qū)別—??—可靠。如果這些傳感器讀數(shù)沒有緊密同步，傳感器融合算法很快就會(huì)失去準(zhǔn)確性，并可能提供誤導(dǎo)性的結(jié)果。傳感器融合幾乎是不言自明的，因?yàn)樗Y(jié)合了來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，以提供比通常使用單個(gè)傳感器可能的范圍更廣的信息。然而，解釋和實(shí)際操作之間存在明顯的區(qū)別—??—可靠。如果這些傳感器讀數(shù)沒有緊密同步，傳感器融合算法很快就會(huì)失去準(zhǔn)確性，并可能提供誤導(dǎo)性的結(jié)果。為了幫助避免這種情況，有些 IC 提供了更先進(jìn)的多通道信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，使設(shè)計(jì)人員可以更輕松地構(gòu)建能夠精確測(cè)量多個(gè)傳感器的系統(tǒng)，同時(shí)保持高可靠性傳感器融合應(yīng)用所需的緊密同步性。為了幫助避免這種情況，有些 IC 提供了更先進(jìn)的多通道信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，使設(shè)計(jì)人員可以更輕松地構(gòu)建能夠精確測(cè)量多個(gè)傳感器的系統(tǒng)，同時(shí)保持高可靠性傳感器融合應(yīng)用所需的緊密同步性。無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、獨(dú)立嵌入式還是任何傳感器處理應(yīng)用，同步多通道數(shù)據(jù)采集都會(huì)對(duì)精度、動(dòng)態(tài)范圍和帶寬提出截然不同的要求。例如，用于捕獲高能物理實(shí)驗(yàn)中事件的多傳感器陣列需要具有專用信號(hào)通道的超高速閃存轉(zhuǎn)換器，能夠以千兆赫頻率進(jìn)行高度同步轉(zhuǎn)換。相比之下，一個(gè)帶有集成 ADC 的簡(jiǎn)單 8 位 MCU 可能足以為天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔幾分鐘捕獲一次溫度、風(fēng)和大氣壓力。無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、獨(dú)立嵌入式還是任何傳感器處理應(yīng)用，同步多通道數(shù)據(jù)采集都會(huì)對(duì)精度、動(dòng)態(tài)范圍和帶寬提出截然不同的要求。例如，用于捕獲高能物理實(shí)驗(yàn)中事件的多傳感器陣列需要具有專用信號(hào)通道的超高速閃存轉(zhuǎn)換器，能夠以千兆赫頻率進(jìn)行高度同步轉(zhuǎn)換。相比之下，一個(gè)帶有集成 ADC 的簡(jiǎn)單 8 位 MCU 可能足以為天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔幾分鐘捕獲一次溫度、風(fēng)和大氣壓力。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，許多傳感器融合應(yīng)用可能會(huì)提出介于這些極端之間的要求——增加了對(duì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、小尺寸和低功耗的要求。然而，在這個(gè)廣泛的范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)人員仍然可能面臨對(duì)包含優(yōu)化組件的專用信號(hào)鏈的要求，或者面臨對(duì)緊湊、高度集成系統(tǒng)的要求。無(wú)論采用何種實(shí)施方法，目標(biāo)都是一樣的：確?？缍鄠€(gè)傳感器進(jìn)行可靠、同步的轉(zhuǎn)換。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，許多傳感器融合應(yīng)用可能會(huì)提出介于這些極端之間的要求——增加了對(duì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、小尺寸和低功耗的要求。然而，在這個(gè)廣泛的范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)人員仍然可能面臨對(duì)包含優(yōu)化組件的專用信號(hào)鏈的要求，或者面臨對(duì)緊湊、高度集成系統(tǒng)的要求。無(wú)論采用何種實(shí)施方法，目標(biāo)都是一樣的：確?？缍鄠€(gè)傳感器進(jìn)行可靠、同步的轉(zhuǎn)換。專用信號(hào)鏈專用信號(hào)鏈在超高速應(yīng)用之外，多通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常依賴于為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 供電的多路復(fù)用器。然而，對(duì)于需要緊密同步測(cè)量的應(yīng)用，多路復(fù)用器切換和輸入信號(hào)穩(wěn)定所需的時(shí)間對(duì)于期望同時(shí)進(jìn)行傳感器測(cè)量的傳感器融合應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能是個(gè)問題。在超高速應(yīng)用之外，多通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常依賴于為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 供電的多路復(fù)用器。然而，對(duì)于需要緊密同步測(cè)量的應(yīng)用，多路復(fù)用器切換和輸入信號(hào)穩(wěn)定所需的時(shí)間對(duì)于期望同時(shí)進(jìn)行傳感器測(cè)量的傳感器融合應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能是個(gè)問題。Texas Instruments Texas Instruments ADS131E08SADS131E08S是新興的模擬前端 (AFE) IC 之一，可為每個(gè)模擬輸入通道提供專用信號(hào)路徑，提供真正的多通道同步采樣功能。器件中的每個(gè)通道都包含一個(gè)完整的信號(hào)路徑，包括電磁干擾（EMI 濾波器、多路復(fù)用器、可編程增益放大器 (PGA) 和 24 位 Δ-Σ (ΔΣ) ADC（圖 1，頂部）。依次，八個(gè) CHnSET 寄存器允許開發(fā)人員以編程方式配置每個(gè)通道的操作特性，甚至可以打開或關(guān)閉通道（圖 1，底部）。是新興的模擬前端 (AFE) IC 之一，可為每個(gè)模擬輸入通道提供專用信號(hào)路徑，提供真正的多通道同步采樣功能。器件中的每個(gè)通道都包含一個(gè)完整的信號(hào)路徑，包括電磁干擾（EMI 濾波器、多路復(fù)用器、可編程增益放大器 (PGA) 和 24 位 Δ-Σ (ΔΣ) ADC（圖 1，頂部）。依次，八個(gè) CHnSET 寄存器允許開發(fā)人員以編程方式配置每個(gè)通道的操作特性，甚至可以打開或關(guān)閉通道（圖 1，底部）。圖 1：Texas Instruments ADS131E08S 模擬前端 IC 提供八個(gè)完整的傳感器信號(hào)鏈（頂部）；每個(gè)通道都可以通過(guò)自己的 CHnSET 寄存器（n=1 到 8）進(jìn)行軟件配置（底部），允許開發(fā)人員設(shè)置輸入源 (MUX[2:0]) 和 PGA 增益 (GAINn[2:0])，甚至給單個(gè)通道上電或下電 (PDn)。（來(lái)源：德州儀器）圖 1：Texas Instruments ADS131E08S 模擬前端 IC 提供八個(gè)完整的傳感器信號(hào)鏈（頂部）；