El inclinómetro de 2 ejes de alta precisión incorpora el núcleo de aprendizaje automático

Un nuevo inclinómetro digital de 2 ejes y baja potencia de alta precisión de STMicroelectronics incluye un núcleo de aprendizaje automático programable integrado para integrar algoritmos de inteligencia artificial en el sensor mismo y reducir el consumo de energía y la transferencia de datos a la nube.

Mientras que muchos inclinómetros de alta precisión son dispositivos de un solo eje, el nuevo acelerómetro IIS2ICLX de 2 ejes puede detectar la inclinación con respecto a un plano horizontal a lo largo de dos ejes (cabeceo y balanceo) o, combinando los dos ejes, puede medir la inclinación con valores altos. y precisión y resolución repetibles con respecto a una sola dirección del plano horizontal en un rango de ± 180 °. La salida digital simplifica el diseño del sistema y reduce el costo de la lista de materiales (BOM) al ahorrar conversión o filtrado externo de digital a analógico.

Usando tecnología de acelerómetro MEMS, el inclinómetro IIS2ICLX tiene una escala completa seleccionable de ± 0.5 / ± 1 / ± 2 / ± 3g y proporciona salidas sobre un I ² Interfaz digital C o SPI. La compensación incorporada mantiene la estabilidad sobre la temperatura dentro de 0.075 mg / ° C, lo que garantiza una alta precisión y repetibilidad incluso cuando la temperatura ambiente sufre fluctuaciones extremas. Su densidad de ruido ultrabaja de 15 μg / √Hz permite la detección de inclinación de alta resolución, así como la detección de vibraciones de bajo nivel y baja frecuencia, como se requiere en el monitoreo de la salud estructural.

El elemento sensor se fabrica utilizando un proceso de micromecanizado desarrollado por STMicroelectronics para producir sensores y actuadores inerciales en obleas de silicio. La interfaz IC se fabrica mediante un proceso CMOS que permite un alto nivel de integración para diseñar un circuito dedicado que se recorta para adaptarse mejor a las características del elemento sensor.

La combinación de alta estabilidad y repetibilidad, alta precisión y alta resolución hacen que el inclinómetro sea especialmente adecuado para aplicaciones industriales como orientación y monitoreo de antenas, nivelación de plataformas, carretillas elevadoras y máquinas de construcción, instrumentos de nivelación, instalación y monitoreo de equipos e instalación y seguimiento solar para paneles solares, así como aplicaciones de la Industria 4.0, como robots y vehículos guiados autónomos (AGV).

En el monitoreo de la salud estructural, medir con precisión la inclinación y la vibración puede ayudar a evaluar la integridad de estructuras como torres altas e infraestructura como puentes o túneles. Los sensores de inclinación MEMS asequibles que funcionan con baterías que contienen el IIS2ICLX permiten monitorear muchas más estructuras para garantizar la seguridad de las que eran económicamente viables con tecnologías anteriores y más costosas.

Conexión de sensores externos y núcleo de aprendizaje automático integrado
El IIS2ICLX se puede configurar para generar señales de interrupción activadas por patrones de movimiento definidos por el usuario. Se pueden conectar sensores externos como acelerómetros, giroscopios y sensores de presión mediante la función de concentrador de sensores. Estos datos se pueden utilizar como entrada de hasta 16 programas en la máquina de estado finito integrado, los 16 de los cuales son independientes, cada uno tiene su área de memoria dedicada y se ejecuta de forma independiente. Se genera una interrupción cuando se alcanza el estado final o cuando se ejecuta algún comando específico.

El inclinómetro también incorpora un núcleo dedicado para el procesamiento de aprendizaje automático que proporciona flexibilidad al sistema, lo que permite que algunos algoritmos que se ejecutan en el procesador de la aplicación se muevan al sensor MEMS, lo que permite una reducción en el consumo de energía. La lógica central del aprendizaje automático brinda la capacidad de identificar si un patrón de datos (por ejemplo, movimiento, presión, temperatura, datos magnéticos) coincide con un conjunto de clases definido por el usuario. Los ejemplos típicos de aplicaciones podrían ser el reconocimiento de vibraciones anómalas, la identificación de condiciones o movimientos complejos y la detección de actividades. El núcleo de aprendizaje automático IIS2ICLX funciona con patrones de datos provenientes del acelerómetro, pero también es posible conectar y procesar datos de sensores externos (desde un giroscopio o inclinómetro / acelerómetro externo adicional, sensores de temperatura o presión) utilizando la función de concentrador de sensores. Los resultados del procesamiento de aprendizaje automático están disponibles en registros de salida dedicados que el procesador de la aplicación puede leer en cualquier momento.

Para desarrollar aplicaciones utilizando IIS2ICLX, ST proporciona bibliotecas de software específicas para admitir la calibración del sensor y el cálculo en tiempo real del ángulo de inclinación. Estas bibliotecas de software son parte del paquete de software de expansión X-CUBE-MEMS1 para STM32Cube.

El IIS2ICLX está alojado en un paquete LGA de cavidad cerámica de alto rendimiento que mide 5 mm x 5 mm x 1,7 mm, con un rango de temperatura de funcionamiento de -40 ° C a + 105 ° C. Ahora está disponible en cantidades de muestra.