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एमईएमएस accelerometers का उपयोग कर कम बिजली आवेदन डिजाइन

लेखक: STMicroelectronics पेट्र Stukjunger

एक एमईएमएस accelerometer (Accelerometer) का उपयोग सेंसर की बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए से कम बिजली की खपत। सेंसर और अधिक शक्ति हो जाते हैं, एम्बेडेड सिस्टम के विभिन्न कार्यों के भी समग्र ऊर्जा की खपत कम मदद मिलती है। उदाहरण के लिए, एक उपयोगकर्ता का उपयोग नहीं करता जब डिवाइस, गति संवेदन वेक-अप समारोह ताकि पूरे सिस्टम निष्क्रिय बनी हुई है। लेकिन यहाँ कई अन्य संभावनाएं हैं, एमईएमएस का उपयोग समग्र बिजली की खपत को कम करने के accelerometers।

शुरू से ही एमईएमएस accelerometer सेंसर ही है, अपने ऑपरेशन के मोड लचीला चित्र 1 में दिखाया जाना चाहिए, हम जानते हैं कि सेंसर और उत्पादन डाटा दर के संकल्प, वर्तमान खपत के संबंध में दूसरी ओर के बीच होना चाहिए, दोनों उच्च संकल्प या डाटा दर, वर्तमान खपत अधिक है, और इसके विपरीत सौभाग्य से, बाजार पर सेंसर की कुछ केवल कुछ microamperes पर्यावरण पर चलाया जा सकता है, लेकिन यह भी बिजली बंद या स्टैंडबाई मोड में - समझौता। केवल कुछ ही Nami एक बिजली की खपत।

चित्र 1: प्रभाव सेंसर मापदंडों बैटरी जीवन

की मांग आवेदनों की एक संख्या के लिए, सेंसर के संचालन मोड जल्दी से प्रतिस्थापित किया जा सकता है, केवल जब सही मायने में आवश्यक हो, संकल्प और डेटा अंतरण दर में सुधार होगा। कुछ सेंसर भी स्वचालित रूप से परिवर्तित मॉडल हो सकता है। ग्राहकों के लिए अपने स्वयं गतिविधियों कॉन्फ़िगर कर सकते हैं राज्य के तहत आवश्यक संकल्प और डेटा अंतरण दर, और इसके प्रारंभिक हालत को अनुकूलित। इस मामले में सेंसर एक मौन राज्य में प्रवेश करेगा, लेकिन माप डेटा जारी रहेगा, और बहुत कम डाटा दर और संकल्प पर, और अन्य सेटिंग की स्थिति उत्पन्न होती है ( कार्रवाई घटना) शुरू करने राज्य के लिए वापस स्विच करने से पहले।

एक और अच्छा डिजाइन सिद्धांत। क्योंकि कम बिजली स्तरों में से कम बिजली स्तरों के उपयोग कम वर्तमान खपत मतलब है यही कारण है कि कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए, 1.8V बिजली की आपूर्ति को प्राथमिकता दी है।

कुछ डिजाइनों में, शक्ति चक्र के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जब मापने के लिए की जरूरत सेंसर शक्ति के स्रोत सेंसर केवल सक्रिय हो जाएगा, अन्यथा सेंसर एक बंद स्थिति में हो जाएगा। हम माइक्रोकंट्रोलर की विद्युत आपूर्ति पिन से सेंसर द्वारा प्रदान की जा सकती है इस तकनीक के आवेदन में चित्रा 2 में दिखाया गया है लागू करने की गणना शक्ति बजट को दूर करने के लिए, और सही डेटा की जरूरत है, क्योंकि प्रत्येक संवेदक के शुरू होने से कॉन्फ़िगर और प्रतीक्षा करने के लिए, जब तक उत्पादन निर्धारित किया जाता है की आवश्यकता है।

चित्र 2: माइक्रोकंट्रोलर के नियंत्रण के लिए प्रसारण सेंसर बिजली की आपूर्ति पिन को नियंत्रित करता है

अधिकांश एमईएमएस accelerometers डिजिटल सेंसर, जो एक एनालॉग सिग्नल जो एकीकृत एनालॉग सिग्नल कनवर्टर की वजह से डिजिटल मापा डेटा में बदला जा सकता का प्रतिनिधित्व करता है, विरूपण संकेत करने के लिए कम संवेदनशीलता के साथ मिलकर कर रहे हैं, बीओएम आइटम कम हो जाता है, लेकिन यह केवल लाभ नहीं है। एम्बेडेड बाधा जनरेटर जब एमईएमएस accelerometer पैरामीटर हालत उपयोगकर्ता द्वारा सेट को पूरा कर सकते हैं होता है, एक ट्रिगर संकेत उत्पन्न होता है, जो एक वेकअप आपरेशन उपपादन द्वारा microcontroller (MCU) सेंसर कॉन्फ़िगर करने के लिए है जगाने ट्रिगर पैदा करने, और कम बिजली की स्लीप मोड जब एक प्रस्ताव का पता चला है में, सेंसर व्यवधान संकेत उत्पन्न होगा, यह संकेत के बाद एमसीयू के लिए आपरेशन उचित की एक विधा पर स्विच करता है, और उसके बाद प्रक्रिया बस हो गया स्थिति।

डिजिटल गति सेंसर भी अधिक माइक्रोकंट्रोलर प्रसंस्करण से संबंधित कार्य करता है लेने के लिए हो सकता है। बेशक, एमसीयू एक ही काम प्रदर्शन कर सकते हैं, लेकिन बिजली क्षमता काफी कम बिजली की खपत एक milliampere --MCU गणना है सेंसर microamps है,। एक मुक्त गिरावट का पता लगाने, एक बिंदु, डबल-क्लिक (उपयोगकर्ता की कार्यवाही एक माउस क्लिक के समान), चित्र / लैंडस्केप ओरिएंटेशन का पता लगाने, एक सेंसर आंतरिक तर्क द्वारा हासिल की है। एमसीयू बस व्यवधान ट्रिगर प्रतीक्षा करें, किसी भी गणना करने की जरूरत नहीं है, और यह केवल में होता है कार्रवाई का उत्तर देते समय।

डिजिटल सेंसर अक्सर विन्यास फिल्टर एकीकृत कर रहे हैं, इन फिल्टर एक लो-पास (लो-पास), उच्च पास (उच्च पास) का इस्तेमाल किया जा सकता है यहां तक ​​कि पूर्व उपचार MCU के लिए अलियासिंग फिल्टर बनाया त्वरण डेटा को मापने के लिए उपयोग किया जाता है डेटा, और अनलोडिंग मोड़ बढ़ाना।

सेंसर डाटा एम्बेड बफ़र फीफो ज्यादातर टाइप (फीफो), एमसीयू क्योंकि यह माइक्रोकंट्रोलर एक ही समय में अन्य कार्यों, लंबे समय तक सोने का समय, प्रदर्शन कर सकते हैं पढ़ने डेटा की आवृत्ति कम करने के लिए, इस प्रकार वर्तमान की वर्तमान खपत को कम करने की अनुमति देता है सेंसर सीरियल पोर्ट के साथ संवाद करने के लिए आवश्यक समय बचाता है।

सेंसर और माइक्रो अल्ट्रा कम बिजली अनुप्रयोगों के समग्र बिजली की खपत में वृद्धि होगी, एक microamp के प्रसंस्करण समय की प्रत्येक, धारावाहिक संचार एक महत्वपूर्ण प्रभाव हो जाने की संभावना है के बीच सीरियल संचार। अधिकांश एमईएमएस accelerometers हैं यह एक सीरियल परिधीय इंटरफेस (एसपीआई) एसपीआई इंटरफेस और I2C इंटरफ़ेस बिजली की खपत के मामले में और अधिक कुशल है, के द्वारा संचार तीन कारणों से: कोई अतिरिक्त वर्तमान खपत एक संचार लाइन पर नेतृत्व का कारण बन सकती हैं; दूसरा उच्च समर्थन करने के लिए है डेटा दर; तीसरा, सीरियल प्रोटोकॉल ओवरहेड कम हो गया है।

या तो इंटरफ़ेस, हम काफी धारावाहिक संचार कम कर सकते हैं, डेटा तैयार बाधा (डेटा तैयार व्यवधान) का उपयोग कर आवेदन, सेंसर मतदान (मतदान) है, जो नए डेटा उपलब्धता की स्थिति का अनुरोध करने के जारी है बिना जाने के लिए है। जब सेंसर डाटा माप और रूपांतरण पूरा हो गया है, डेटा तैयार बीच में आता है स्वचालित रूप से उत्पन्न, नए डेटा सेट एक भी पढ़ने आपरेशन द्वारा एमसीयू। जब इस बाधा सक्रिय होता है, तुरंत एमसीयू होगा द्वारा पढ़ा, सेंसर से उत्पादन डेटा पढ़ता है।

कम डाटा दर पहले बताया, सेंसर आउट-पुट वर्तमान कम बिजली खपत का मतलब है, और इसलिए, तथाकथित एकल डेटा रूपांतरण तंत्र सेंसर और एप्लिकेशन डेटा पूरी तरह मेल खाने, चित्रा तृतीय में दिखाया गया है के लिए आवश्यक हो सकता है। इस तंत्र का उपयोग, या तो सेंसर पिन पर एक बाहरी ट्रिगर सिग्नल या सीरियल निर्देशों का उपयोग कर एमसीयू से लिखे गए एक रजिस्टर। इस प्रकार प्राप्त डेटा सेंसर में संग्रहीत होता है। सेंसर डेटा तैयार करने की शुरुआत भी कर सकता है। इंटरप्ट सिग्नल एमसीयू को सूचित करता है कि डेटा रूपांतरण पूरा हो चुका है और डेटा अब आवेदन कार्यक्रम द्वारा पढ़ा जा सकता है। इस समारोह के साथ, डेटा दर 1 हर्ट्ज से कम या किसी अन्य पूर्वनिर्धारित सीमा को हासिल किया जा सकता है।

चित्रा 3: एकल डेटा रूपांतरण तंत्र

यह लेख कम शक्ति महत्वपूर्ण एमईएमएस accelerometer सेंसर समारोह, और कैसे प्रणाली डिजाइन में इसका इस्तेमाल करने के उपयोग की चर्चा। STMicroelectronics नवीनतम LIS2DW12 अल्ट्रा कम बिजली 3- अक्ष एमईएमएस एक्सीलरोमीटर, accelerometer सेंसर का उपयोग कर सकते हैं नया एप्लिकेशन डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करता है क्योंकि यह वर्तमान में 1 यूए, साथ ही कई ऑपरेटिंग मॉड्यूल, आउटपुट डेटा दरों की एक विस्तृत श्रृंखला, समृद्ध एम्बेडेडनेस, उच्च तापमान स्थिरता और डिजिटल फ़िल्टरिंग जैसे विभिन्न संवर्द्धन का उपभोग करता है। । फीफो बफ़र और हमें विश्वास है कि कई कम बिजली अनुप्रयोगों LIS2DW12 इस सेंसर के फायदे उन लाभ प्रदान करेगा, विशेष रूप से में आनंद ले सकता है क्या क्षेत्रों: यूजर इंटरफेस और गति संवेदन काम करता है, हाथ से आयोजित किया उपकरण, स्मार्ट ऊर्जा की बचत सुविधाओं , वायरलेस सेंसर नोड्स के लिए विद्युत संबंधित गति निगरानी, ​​और प्रभाव पहचान लॉगिंग।

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