ADI微型双轴MEMS倾斜计传感器简化工业测量

　　Analog Devices(ADI)公司于近日推出了面向工业应用的ADIS16209双轴倾斜计和加速计，该器件价格低廉的价格、性能出色、尺寸小巧、易于使用。ADI公司宣称这一高度集成的器件是目前业界最精确、使用最方便的倾斜计传感器。它比市面上其他类似器件的尺寸要小100倍。

　　ADIS16209具有全补偿式直接数字输出功能，线性倾角误差小于0.1°。据ADI所称，ADIS16209的精度是类似倾斜计传感器精度的三倍。而且，ADI宣称它的价格只有同等功能器件价格的十分之一。

　　ADIS16209的内核基于ADI的双轴ADXL203 MEMS加速计。它的尺寸大小只有9.2×9.2×3.9mm，采用基于叠片的LGA(land-grid array)封装(如图1所示)。而很多其他类型的倾斜计传感器使用体积庞大的液体填充式电解传感器，这种传感器通常需要特殊的安装基板。

　　图1：ADIS16209以其小巧的尺寸(9.2×9.2×3.9mm)、极高的精度(0.1°)和低廉的价格，适用于多种工业应用。

　　“虽然有些倾斜计是全校准式的，但是它们的尺寸太大。也有一些尺寸较小的类似器件，但是这类器件往往需要各种校准操作。”ADI公司iSensor业务拓展经理Bob Scannell在谈及ADIS16209时说道。

　　ADIS16209小巧的尺寸使得用户能够非常方便的在系统设计中使用该器件，使用方式大大简化。ADIS16209具有双操作模式，可以用作量程为±30°的双轴倾斜计(可工作在±90°以内)，或者用作量程为±180°单轴垂直模式。它工作在3.3V的单电源下，典型电流功耗为11mA。该产品能够承受3500g的震动。

　　嵌入式控制器

　　ADIS16209的SPI(serial peripheral interface，串行外围接口)支持大多数工业系统的设计应用。由于采用了嵌入式控制器，该芯片能够全面补偿偏斜、灵敏度、电源电压、横轴灵敏度、轴向未对准、非线性和温度漂移等因素导致的偏差(如图2所示)。

　　图2：由于采用了嵌入式控制器，ADIS16209能够全面补偿偏斜、灵敏度、电源电压、横轴灵敏度、轴向未对准、非线性和温度漂移等因素导致的偏差，并且是完全可编程的。

　　与市场上其他一些通常采用模拟加速信号输出的倾斜计不同的是，用户在使用ADIS16209时不需要进行各种校准与调节操作。ADIS16209可调的14位数字传感器输出数据能够为用户提供倾斜计(分辨率在0.025°以内)和加速度(分辨率在0.244mg以内)的测量结果。芯片内部采用了一种简洁的寄存器结构处理所有的输出数据和配置功能。

　　ADIS16209的其他一些产品特征包括，典型低加速计噪声为1.7mg rms，典型噪声密度为0.17 mg/vHz rms。偏移误差额定值在±4 LSB(least-significant bits，最低有效位)以内，增益误差在±2 LSB以内。图3给出了该器件的倾斜计精度与加速度精度之间的函数关系。

　　

　　图3：ADIS16209能够在不损失精度的情况下计算出加速度和倾角。

　　其他特征还包括，典型对准误差(X传感器到Y传感器)为±0.2°，加速度频带宽度为50Hz，谐振频率为5.5KHz。ADIS16209的额定工作温度范围为–40°C ～ 85°C。在25°条件下，加速度计的输出在自检测模式下的范围从最小706 LSB到最大1973 LSB。

　　ADI公司iSensor智能传感器产品生产线的主管Andy Garner说，“ADIS16209能够以标准的半导体格式输出精确而简洁的角度结果。这是它有别于电解式倾斜计和集成度较低的MEMS传感器的独到之处。”

　　Garner还谈到，“ADIS16209的片上动态补偿功能具有两大重要作用。它使得用户能够轻松应对系统设计中途的改动，而不会损失其在上市时间上的优势；它使得终端用户设备能够提供精确的传感数据，在经常需要高成本、过程繁琐的再校准操作的现场应用环境中都能够确保出色的耐用性。”

　　ADIS16209的一项重要功能就是可编程的状态监控。可配置的操作参数包括采样速率、功率管理、数字滤波、辅助模拟数字输出、偏移/零位调节，以及传感器内置机械结构的自检测功能。

　　该倾斜计集多种功能于一身，是多种应用的理想选择，包括测量设备、工厂机床、卫星天线稳定系统、机器人技术、医疗与安全系统的运动安全监控，以及汽车的车轮定位。