会社ブログについて ST LIS3DSH ドローンのアプリケーションのためのSPI/I2Cデジタル出力を持つ三軸線形加速計

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. は、SPI/I²C デジタル出力を持つ高性能・超低消費電力の 3 軸リニア加速度計「VII. 「」の供給とリサイクルを行っており、ドローン用途に適しています。

ST 製「VII. 「」は、動的なモーションモニタリング、姿勢センシング、振動検出に特化して設計された、高性能・低消費電力の 3 軸リニア MEMS 加速度計です。標準的なデュアル SPI/I²C デジタル出力インターフェイスを備え、高精度、高安定性、低ノイズ、柔軟な設定を組み合わせることで、コンシューマーおよび産業用ドローンのフライトコントロール、姿勢推定、モーションモニタリングのコア要件を完全に満たします。ドローンのナビゲーションおよび安全制御システムにおける主要なセンシングコンポーネントとして機能します。

3. 多様な UAV ハードウェアアーキテクチャとの互換性のためのデュアル SPI/I²C インターフェイスVII. 「」はステートマシンを内蔵しており、プログラミングによるカスタマイズされたアプリケーションを可能にします。このデバイスは、3.125 Hz から 1.6 kHz の出力データレートで加速度を測定し、±2g、±4g、±6g、±8g、±16g の動的に選択可能な範囲を備えています。

I. 「VII. 「

」の主な特徴

広い電源電圧範囲: 1.71 V ～ 3.6 V

超低消費電力: 動作モードでの電流消費は、出力データレートに応じて 11 µA ～ 225 µA の範囲です。

16 ビットデータ出力: 高解像度の加速度データを提供します。

組み込みステートマシン: ジェスチャー認識、自由落下検出、ウェイクアップ機能などを実装するための 2 つのプログラマブルステートマシン。

FIFO バッファ: データを格納するための統合されたファーストイン・ファーストアウト（FIFO）バッファ。ホストプロセッサによる継続的な介入の必要性を低減します。

温度センサー: 環境条件を監視するための内蔵温度センサー。

セルフテスト機能: エンドアプリケーション内でセンサーの機能を検証できます。VII. 「LIS3DSH

」のコアハードウェアパフォーマンスVII. 「LIS3DSH

」は、その優れたセンシング性能により、これらの要求の厳しい動的なモニタリング要件を満たします。16 ビットの高精度アナログ・デジタル・コンバーターを備え、X、Y、Z 軸に沿った空間加速度データを同時に検出します。150 µg/√Hz という低ノイズ密度により、ドローン飛行中の微弱な振動や微細な角度のずれを正確に捉え、姿勢計算精度を大幅に向上させ、低高度飛行や低速ホバリング中の姿勢ドリフトの問題を効果的に軽減します。

このセンサーは、さまざまな種類のドローンの運用要件に対応するために、4 つのプログラマブルな加速度範囲設定（±2g、±4g、±8g、±16g）をサポートしています。コンシューマーグレードの航空写真ドローンは、安定したホバリングと正確なアンチシェイクモニタリングを実現するために、±2g または ±4g の低範囲を利用できます。レーシングドローンおよび産業用点検ドローンは、±8g または ±16g の高範囲設定に切り替えることができ、高速飛行、急激な機動、ダイブ・アンド・クライム機動などの高強度の動的なシナリオに完全に適応し、測定範囲を超えたことによるデータ歪みを防ぎます。さらに、出力データレートは広い帯域幅で柔軟に調整可能であり、ドローンの運動状態の瞬間的な変化に迅速に対応し、飛行データのリアルタイム精度を保証します。VII. 「LIS3DSH

」は実績のある MEMS（マイクロ・電気・機械システム）技術を採用し、内蔵のハードウェアセルフテスト機能を備えています。これにより、ドローンの電源オンセルフテスト中または飛行中にセンサーモジュールの動作状態を自律的に検証でき、ハードウェア障害を迅速に特定し、運用信頼性を向上させることができます。このデバイスはコンパクトなパッケージを採用しており、小型軽量であるため、ドローンの機体への負荷を増加させません。これは、より軽量で小型なドローンへの設計トレンドに沿ったものであり、振動や干渉に対する優れた耐性も備えており、屋外飛行中の空気の乱れや機体振動によるセンサー干渉に耐えることができます。

3. 多様な UAV ハードウェアアーキテクチャとの互換性のためのデュアル SPI/I²C インターフェイスVII. 「LIS3DSH

」は、標準でデュアル産業グレードのデジタル通信インターフェイス（I²C および SPI）を備えており、追加の変換回路なしで主要な UAV メインコントロールチップと直接互換性があります。これにより、ハードウェア回路設計が大幅に簡素化され、システム互換性と拡張性が向上し、さまざまなレベルの UAV ハードウェアソリューションをサポートします。

I²C インターフェイスは、配線が簡単で、ピンの使用量が少なく、通信消費電力が非常に低いため、小型のコンシューマーグレードドローンやポータブル航空写真ドローンに適しています。メインコントローラーと組み合わせることで、低消費電力スタンバイと拡張クルーズモニタリングが可能になり、ドローンの飛行時間を効果的に延長します。SPI インターフェイスは、高い伝送レート、強力な干渉耐性、および非常に低いデータ遅延という利点を提供します。高速レーシングドローン、産業グレードの測量ドローン、点検ドローンの高周波データ伝送要件を満たし、フライトコントロールシステムとの飛行姿勢データのリアルタイム同期を保証し、迅速な姿勢調整と正確な飛行経路補正のためのデータサポートを提供します。デュアルインターフェイスにより、構成間の柔軟な切り替えが可能になり、低コストの単体ソリューションと高性能のプロフェッショナル機器ソリューションの両方に適しており、優れた適応性を提供します。VII. 「LIS3DSH

」インテリジェント組み込み機能: ドローン飛行の安全性とインテリジェント制御の強化

LIS3DSH は、さまざまなインテリジェントモーション検出アルゴリズムと割り込み機能を組み込んでいます。メインコントローラーによる頻繁な計算を必要とせずに、ドローンの運動状態を自律的に判断でき、フライトコントロールシステムの計算負荷を軽減し、システム応答効率を向上させます。そのコア機能は、ドローンアプリケーションシナリオに高度に適合しています。このデバイスは 6D 姿勢およびオリエンテーション検出をサポートしており、ドローンのピッチ、ロール、ヨー角の変化をリアルタイムで識別し、機体の状態（水平、傾斜、または逆さま）を正確に判断することで、ドローンの姿勢安定化と水平キャリブレーションのためのコアデータサポートを提供します。

さらに、自由落下検出、モーション/アイドル状態モニタリング、シングル/ダブルタップ振動検出機能を統合し、ドローンに多層的な安全保護を提供します。自由落下割り込みは、制御不能な落下を迅速に特定し、緊急電源オフやパラシュート展開などの保護メカニズムをトリガーして、クラッシュによる損傷を最小限に抑えます。モーション/アイドル検出は、ドローンがホバリング、飛行中、または静止しているかを判断し、システムと連携してインテリジェントな消費電力調整を可能にします。振動検出は、異常なモーター振動や構造部品の緩みなどの潜在的な障害を監視し、機器の異常の早期警告を提供して、飛行の安全性と安定性を向上させます。VII. 「LIS3DSH

」超低消費電力設計、UAV 飛行時間要件に合わせたカスタマイズ

UAV の飛行時間は、コアパフォーマンス指標の 1 つです。LIS3DSH は、マルチレベルの超低消費電力動作モードを備え、動的な消費電力調整をサポートし、UAV の飛行状態に応じて動作モードを切り替えます。通常の飛行中は、高精度なデータ出力を確保するために標準的なデータ取得モードがアクティブになります。ホバリングまたは定点パトロール中は低電力モードに切り替わり、動作消費電力を大幅に削減します。ミッションがない場合はスリープモードに入り、バッテリーの消耗を最小限に抑えます。このデバイスの動作電圧は低電圧電源システムと互換性があり、ドローンのリチウムイオンバッテリーの特性に適合しています。電圧レギュレーターやアダプターモジュールは不要で、ドローンの全体的な消費電力をさらに最適化し、飛行時間を効果的に延長します。VII. 「LIS3DSH

」の主なアプリケーションシナリオ

1. 飛行姿勢推定および安定化制御: 3 軸加速度データのリアルタイム取得と、ジャイロスコープおよび磁力計との組み合わせによるマルチセンサーフュージョンにより、安定した UAV ホバリング、飛行経路補正、姿勢バランスを実現し、スムーズな航空写真および測量作業を保証します。

2. インテリジェント安全保護: 自由落下および異常姿勢検出機能を利用して、クラッシュ保護、姿勢喪失警告、異常振動障害の監視を提供し、ドローン飛行の安全性を包括的に向上させます。

3. インテリジェントモーション状態認識: 飛行、ホバリング、開始/停止、急激な機動などのドローン状態を正確に識別します。フライトコントロールシステムと連携して、インテリジェントな電力管理と運用モード間の自動切り替えを可能にします。

4. 高精度アンチシェイクアシスタンス: 航空写真ドローンのジンバル安定化および画像安定化のための正確な加速度データを提供し、機体の微細な振動や姿勢のずれを相殺して、航空写真および測量画像の品質を向上させます。VII. 「LIS3DSH

」製品概要