【应用】基于数字传感器IC的智能无人机遥感控制方案
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。
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。
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。
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
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