【应用】全温偏差±5°/s陀螺仪传感器让智能割草机实现准确路径规划

时间： 2019-09-04 来源：世强作者：Carol

技术问答

智能割草机的使用现在越来越多，可用于清除平原、丘陵、梯田、果园等大小地块的各类杂草，尤其适用于家庭庭院、公共绿地等场所进行草坪修剪维护。其具有操作简单，工作效率高等特点。智能割草机具有自动行走，防止碰撞，范围之内路劲规划，自动返回充电等功能，并且具备安全检测和电池电量检测。图1为智能割草机。准确的路径规划是智能割草机需要具备的一个非常重要的功能，因为这能够大大提高工作效率，节省产品的能耗，提升产品的实用性。尤其当草地面积较大，地面有坡度时，能够让割草机准确的走直线就显得尤为重要。

图1：智能割草机

工程师往往是增加陀螺仪传感器来实现割草机的路劲规划，通过陀螺仪测量出割草机运行的角度变化，对割草机的前进方向进行控制。最近了解到一个客户他们使用某品牌硅基的3轴陀螺仪+3轴加速度的传感器开发，花了大量的时间和精力来调整陀螺仪的算法和补偿，前端时间功能已经开发完成。但是在割草机上测试，效果却非常差，大概走5米远割草机就会较大地偏离原路径，根本无法达到远距离的路劲规划要求。工程师解释主要原因是传感器的精度和温度特性差，精度方面即使增加了补偿，但是角度的误差是成指数式上升的，因此运行很短时间，就会造成较大的角度偏移。而温度特性方面，由于割草机在室外工作，温度差异较大，这也大大影响了传感器的准确度。

而EPSON公司的陀螺仪传感器XV7011BB就能够很好地解决智能割草机的路径规划问题。不同于采用MEMS的技术的陀螺仪使用的硅材料，XV7011BB是采用石英材料。当产品发生旋转时，XV7011BB是通过施加在振动元件上的科里奥利力来检测角速度。因此，测量角速度的准确性取决于元素材料和结构差异。而石英是晶体的主要材料，其温度特性相对稳定。XV7011BB是EPSON使用一系列的材料和结构设计成的紧凑型高精度陀螺仪传感器，具有良好的特点，包括：比例因子、频率温度系数、紧凑的尺寸、耐震强度、稳定度以及噪音特性等。在智能割草机上，使用单轴的XV7011BB来监控左右方向实现直线路径的规划，加上一颗多轴硅基的传感器来实现上下和前后方向的监控，这样的搭配能够完美解决智能割草机准确的路径规划问题。

XV7011BB是单轴数字I2C接口输出陀螺仪传感器，封装大小是5.0 x 3.2mm，采用16位角速度输出，检测范围为±100°/s，内置有温度传感和数字滤波器。其在静止时输出偏差为±1°/s（0LSB Typ），全温范围的偏差为±5°/s，非线性度仅±0.5 %FS。XV7011BB在待机状态下，消耗典型电流只有160uA，而在休眠模式下，消耗的电流更低，仅有3uA。XV7011BB可以提供单芯片和模块两种方式给到客户，模块是第三方公司和EPSON合作的，单芯片的话，客户需要根据角速度值自己写算法来得到角度，模块的话，包含了算法，输出的直接就是角度，角度的精度达到0.01度，偏移能够做到典型值±20度每小时。无论是XV7011BB的单芯片还是模块，如果需要开发评估，都可以联系世强。

XV-XV7011BB陀螺仪特性：

• 角速度输出（16bit）

• 内置数字滤波器（可选）

• 低功耗：静态电流：160uA Typ.，睡眠电流：3uA Typ

• 供电电压：2.7~3.6V

• 接口电压：1.65~3.6V

• 比例因子：280LSB/（°/S）±5%

• 静态时偏差：±1°/S（0 LSB Typ.）

• 静态时的全温偏差：±5°/S

• 检测范围：±100°/S

• 非线性：±0.5%FS

• 交叉轴：±5%

• 工作电流：0.9mATyp.

• 工作温度：-20℃~+80℃

• 存储温度：-40℃~+85℃

• 噪音：0.003（°/S）/√Hz

• 尺寸：5.0x3.2X1.3（mm）

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全部评论（2）

luose Lv8. 研究员 2017-09-28

不错，学习一下
Paulwang Lv8. 研究员 2017-09-28

学习了

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