【应用】角速度传感器MLX90609实现机械臂的角度检测

时间： 2018-06-10 来源：世强

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MLX90609是MELEXIS公司推出的一款角速度传感器。该传感器是一个完整的陀螺仪系统，MLX90609使用5V电源供电，工作温度范围为-40-85℃，可输出两个与垂直于装配表面的角速率成比例的输出信号，其中一路输出信号采用模拟电压格式（输出为2.5V，角速率为零，满量程角速率根据旋转方向产生4.5V或0.5V的输出），另一路输出为数字SPI 格式。可满足不同实际应用的使用需求。具有低加速度和角速率交叉敏感度，输出数据更为精确。使用SMD CLCC32封装，采用水平安装方式，可显著减小PCB的尺寸。

笔者曾用这个设计了一个机械臂的角度检测方案，请先看电路图：

图1 基于MLX90609的机械臂角度检测原理图

MLX90609共有32个管脚，笔者使用了其中13个管脚。SCLK,SS,MISO,MOSI是器件的SPI通信管脚，这4个管脚直接与主控MCU的SPI通信管脚相连。VDD为器件的供电端口，接入5V电源供电，使用100nF的C5电容与NC和TEST引脚相连，进行滤波处理。HVIN为高电压滤波输出接口，笔者直接使用100nF的C1电容串联接地。MLX90609有2个输出端口，OUTAR模拟信号输出端口和OUTTEMP温度输出端口，笔者只是用OUTAR端口输出角度信号，由于OUTAR输出的是小静态电压，所以需要后级加入放大器进行放大处理。经过4.7uF的C2滤波后接入放大器的正相输入，放大器的反相输入接VREF，串联R2后接入反相输入端口，输出端口需要接入R3和C3组成的RC滤波电路，第一个重要作用是滤波，第二个重要作用是进行反馈处理。接入C4对地滤波后可稳定输出位置信号。

当输出角速度为0时OUTAR输出的电压数值为1.35V，角速度每增加1°/s电压增加或减小（有正向速度和反向速度）0.67mv，通过角速度的变化即可求得机械臂的旋转角度。

注：由于角速度随时变化，无法输出定值进行精确控制。笔者在一个定时周期设置两个时间点A和B，通过计算2个点之间角度变化的大小即可求得平均速度。求取出的速度一定要进行软件滤波，否则误差系数较大，容易出现检测不精确的现象。

笔者在硬件设计结束之后进行了实验验证，结果如图2所示：

图2 实验验证结果

在笔者设计的上位机中，改变MLX90609的位置即可显示出系统的X,Y轴的角度变化及平面坐标，笔者的设计可行。

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2005年08月27日 - MELEXIS - 应用笔记或设计指南