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基于MLX90248数字传感器IC的智能无人机遥感控制方案

来源: MELEXIS
2018-05-08
类别:无线互联
eye 378
文章创建人 拍明

  在目前火爆无人机市场中,对遥控器控制精度需求越来越高,希望遥控器能达到无接触旋转定位功能。目前,无人机遥控器采用以电位器的滑动来识别遥感的动作,传统设计遥控方案存在反应延时,容易受到磨损等缺点。消费者体验效果不佳,无法满足市场需求。

  而本文讲述是基于MLX90393、MLX90248来设计的全数字化的遥控器方案。该方案优势在于完全采用先进的数字芯片而设计,替换现有的电阻式模拟遥控器中的遥感控制功能,具有成本低,无磨损、控制精度高等优点。位置传感器MLX90393在无人机手柄中的作用就是依靠16位的XYZ三轴磁通测量和温度测量来感知遥感的位置变化信息,其绝对优势在于低电压、低功耗,在闲置时电流小于5uA。而霍尔开关MLX90248则用于感知开机功能,它是一个可编程、低功耗、寿命长的数字霍尔IC,并且磁灵敏度是全极性,磁南极或是磁北极都能将之激活,可以替换干簧管,且灵敏度远远高于干簧管。

MLX90393&MLX90248在遥控器中的应用

  图1:MLX90393&MLX90248在遥控器中的应用

  无人机操作者对在现在市场上电阻式遥感控制灵敏度体现是不满意的,主要体现在当遥感轻微波动,无人机的姿态并没有明显的改变,特别是在无人机落地瞬间这种缺陷更是明显。而本方案所设计遥控器的遥感控制灵敏度直接取决于具有16位ADC的数字霍尔MLX90393。从图2框图中可以看到,MLX90393完全替换了传统的模拟电位器,MLX90393是基于三轴霍尔技术的位置传感器,可以感应到任何旋转在其周围的磁铁,并输出磁铁强度Bx,By和Bz。其工作原理是,当与遥感同轴的磁铁随着遥感的摇摆做弧形运动,此时MLX90393将检测磁场的三轴分量Zx、Zy、Zy,主控MCU只需要通过I2C/SPI接口读取到Zx、Zy、Zy,然后通过反正切三角函数计算出遥感的旋转角度,然后通过无人机通信模块将其发送至无人机主控平台。

  在推荐的方案中,遥控器的开关机按键也采用纯数字的MLX90248替换了传统接触式按键方案,实现遥控器完全数字化,目前已经被广大无人机工厂所青睐。

数字化遥控器框图

  图2:数字化遥控器框图

  在方案设计中MLX90248通过磁铁在垂直方向的线性移动检测,实现了数字开关机功能。MLX90248的最大工作磁通量强度为6mT,而最小释放强度为0.5mT。当磁铁被按键而接近MLX90248时候,MLX90248输出一个高电平被MCU识别到,当磁铁被远离MLX90248时候,MLX90248输出的高电平被释放。MLX90248支持内部的动态漂移去除技术,使得遥控器具有极高精度和可靠性的磁感应能力。

MLX90393典型电路图

  图3:MLX90393典型电路图

  基于MLX90393&MLX90248所设计的遥控器具有体积小、易于产品线生产装配等优势,因此非常适合用于无人机的云台控制、旋翼控制等项目中。

  MLX90393的主要特点如下:

  • 低功耗(2.2V-3.6V,闲置电流小于5uA)

  • 低工作电压I/O(1.8V到VDD)

  • 6位XYZ三轴磁通测量和温度测量

  • QFN3x3mm封装,16引脚

  • 编程设定模式,如增益,模式,三轴选择等

  • 工作温度为-40°C~+85°C

  MLX90248的主要特点如下:

  • 低功耗:5uA@3V;3uA@1.5V

  • ESD保护:8kV

  • 全极性:N、S均可以被识别

  • 高敏感度:6mT max(60Gauss)

  • 支持操作电压:1.5V

  • 操作电压范围:1.5-3.6V

  • 支持通道开漏输出

  • 支持 SOT23-3和超薄CSP封装

  相关元件供应

  型号:MLX90393ELW-ABA-011-RE                 品牌:MELEXIS

  型号:MLX90248ESE-EBA-000-RE                   品牌:MELEXIS

  型号:MLX90393ELW-ABA-011-SP                 品牌:MELEXIS

  型号:MLX90248ESE-EBA-000-SP                   品牌:MELEXIS

  型号:MLX90248ELD-EBA-000-SP                  品牌:MELEXIS

  型号:MLX90393ELQ-ABA-011-TU                 品牌:MELEXIS

  无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

  与有人驾驶飞机相比,无人机往往更适合那些太“愚钝,肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

  无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称,从技术角度定义可以分为:无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机 、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。 与载人飞机相比,它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。由于无人驾驶飞机对未来空战有着重要的意义,世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞机的研制工作。2013年11月,中国民用航空局(CA)下发了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,由中国AOPA协会负责民用无人机的相关管理。根据《规定》,中国内地无人机操作按照机型大小、飞行空域可分为11种情况,其中仅有116千克以上的无人机和4600立方米以上的飞艇在融合空域飞行由民航局管理,其余情况,包括日渐流行的微型航拍飞行器在内的其他飞行,均由行业协会管理、或由操作手自行负责。

  国内外无人机相关技术飞速发展,无人机系统种类繁多、用途广特点鲜明,致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度,任务等多方面都有较大差异。由于无人机的多样性,出于不同的考量会有不同的分类方法:

  按飞行平台构型分类,无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。

  按用途分类,无人机可分为军用无人机和民用无人机。军用无人机可分为侦

  察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等;民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

  按尺度分类(民航法规),无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7kg,轻型无人机质量大于7kg,但小于等于116kg的无人机,且全马力平飞中,校正空速小于100km/h(55nmile/h),升限小于3000m。小型无人机,是指空机质量小于等于5700kg的无人机,微型和轻型无人机除外。大型无人机,是指空机质量大于5700kg的无人机。

  按活动半径分类,无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、

  中程无人机和远程无人机。超近程无人机活动半径在15km以内,近程无人机活动半径在15~50km之间,短程无人机活动半径在50~200km之间,中程无人机活动半径在200~800km之间,远程无人机活动半径大于800km。

  按任务高度分类,无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、

  高空无人机和超高空无人机。超低空无人机任务高度一般在0~loom之间,低空无人机任务高度一般在100~1000m之间,中空无人机任务高度一般在1000~7000m之间,高空无人机任务高度一般在7000~18000m之间,超高空无人机任务高度般大于18000m。

  MELEXIS,在迈来芯,我们关注客户,十多年来,我们汽车电子市场的客户启发我们去创新,制造和提供先进的混合信号半导体,传感器芯片和可编程传感器系统。

  在迈来芯,我们关注客户

  十多年来,我们汽车电子市场的客户启发我们去创新,制造和提供先进的混合信号半导体,传感器芯片和可编程传感器系统。 由于我们的汽车客户对产品质量,运行条件和经济目标的苛刻要求,迈来芯已经具备生产世界一流高价值创新产品的能力。业界领先创新的可编程传感器,传感器接口芯片和微控制器为客户在系统成本,性能和灵活性中提供竞争优势。

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  迈来芯主要的设计和开发是针对汽车的电子系统。当今,几乎全球范围内所有的汽车品牌都在依靠迈来芯的芯片来保证安全,高效和舒适地运送乘客和货物。全球范围内的汽车业对电子产品的需求增加使得对于芯片的性能要求和传感器需求不断增加。迈来芯早已取得最严格的国际公认质量标准ISO/TS16949的认证,确保提供给汽车市场必需的品质和可靠性。

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  迈来芯不仅仅在汽车行业,更在许多其他领域赢得商机。我们的客户在消费产品,工业和无线领域使用我们的产品时,都取得了优异的成果。射频和射频识别元件的技术开发,帮助迈来芯的客户准时实现既经济又有持续利润的产品开发目标。微机电硅技术和迈来芯混合信号设计的结合所开发的红外温度计,加速度和力传感器,使我们的客户在汽车,家用电器,工业机械和消费品的领先市场中带来了新的机遇。集成霍尔效应风扇驱动器使得迈来芯的客户在全世界范围内对最新的电脑,游戏和娱乐系统赢得商机。一些需要混合信号和传感的应用,如手机,手持遥控器和电池充电控制器等,正受益于迈来芯的半导体专业知识和先进的制造能力。

  迈来芯同样是世界领先,具有传感器兼容接口、完全保护的微控制器的制造商家。



责任编辑:Davia

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