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Sensor Toolbox: lo strumento di sviluppo di Freescale per i sensori

Sensor Toolbox: lo strumento di sviluppo di Freescale per i sensori

Sensor Toolbox di Freescale è uno strumento di sviluppo che unifica in un unico prodotto l’hardware, il software, e gli accessori in grado di assistere i progettisti nelle attività di sviluppo, test, e validazione di sistemi basati sui sensori di accelerazione, pressione, e prossimità (sfioramento).

Il toolbox è stato sviluppato con lo scopo principale di aiutare i clienti a ridurre il time-to-market delle proprie applicazioni basate sui sensori di pressione, prossimità, ed accelerazione Freescale. Fondamentalmente, il Sensor Toolbox più che un prodotto singolo è una piattaforma di prodotti, tutti espressamente progettati per fornire un comune modo di funzionamento caratterizzato da un’estrema semplicità di utilizzo. Ad esempio, tutti i kit appartenenti alla piattaforma dispongono di un’interfaccia USB in modo tale da fornire una modalità di comunicazione efficiente e con funzionalità plug-and-play; inoltre, la Graphical User Interface (GUI, un cui esempio è fornito dall’immagine seguente) utilizza un software di installazione comune, che la rende più semplice, affidabile, e facile da aggiornare.

Freescale mette anche a disposizione dei clienti una serie di algoritmi, compresi nel pacchetto Sensor Toolbox, attraverso i quali i clienti possono sfruttare pienamente la potenza e le funzioalità messe a disposizione dai vari tipi di sensori: orientamento, shake, tap, caduta libera, movimento, tilt, posizionamento, urto o vibrazione con i sensori di tipo inerziale, conversione PSI e misurazione altimetrica per i sensori di pressione, monitoraggio del livello dei liquidi, replacement di interruttori (switch) ed implementazione di touch pad con i sensori di prossimità/sfioramento, e così via.

L’interfaccia GUI include anche le modalità demo, evaluation, e tutorial, molto utili per familiarizzare e prendere confidenza con lo strumento, oppure per utilizzarlo in uno studio di fattibilità di un progetto, oppure ancora per una dimostrazione con un potenziale cliente.
I principali vantaggi che derivano dall’utilizzo di Sensor Toolbox possono essere riassunti nei seguenti punti:

  • funzionalità plug-and-play, da attribuirsi alla presenza dell’interfaccia USB su ogni daughter board (kit) appartenente alla piattaforma
  • procedura di installazione comune, in grado di accrescere l’affidabilità del sistema ed al contempo ridurne la complessità
  • funzionalità di dimostrazione (demo) e valutazione (evaluation), molto apprezzate dai progettisti in ogni fase del ciclo di sviluppo di un’applicazione

La seguente imagine illustra qualche sempio di tipici sensori Freescale, per ciascun tipo di categoria:

Freescale Semiconductor è presente nel campo della sensoristica elettronica da oltre 30 anni, ed ha sempre fornito sensori di pressione, inerziali, e di sfioramento di elevata qualità, basati oggi prevalentemente sulla tecnologoa MEMS. Esistono innumerevoli applicazioni nella vita di tutti i giorni in cui sono utilizzati questi tipi di sensori, tra le quali, ad esempio:

  • altimetri e barometri (sia portatili che fissi)
  • sistemi di monitoraggio della pressione sanguigna
  • sistemi per la dialisi e per la somministrazione di farmaci
  • controller per videogiochi
  • sistemi di navigazione GPS
  • hard disk drive (HDD)
  • sistemi biomedicali
  • sistemi di riscaldamento, ventilazione, ed aria condizionata
  • elettrodomestici
  • letti per ricovero ospedaliero e materassi ad aria
  • sistemi di controllo industriale
  • sistemi di misura del livello dei liquidi
  • telefonia mobile
  • sistemi di monitoraggio dei pazienti
  • periferiche per personal computer
  • dispositivi multimediali portatili
  • dispositivi per il controllo remoto
  • robotica
  • sistemi per la diagnostica nel campo sportivo
  • giocattoli elettronici
  • stazioni meteorologiche

Vediamo ora in dettaglio quali sono i sensori appartenenti alla piattaforma Sensor Toolbox:

  1. sensori inerziali: sono tutti accelerometri a 3 assi digitali o analogici. In dettaglio, i dispositivi sono i seguenti:
    • MMA7660FC: è un accelerometro digitale tri-assiale ±1.5g con interfaccia I2C. Tra le sue principali caratterisitiche possiamo citare le seguenti: basso assorbimento di corrente (soltanto 0.4 μA in modo off), dimensioni compatte (3 x 3 x 0.9 mm in package DFN), frequenza di campionamento configurabile da 1 a 120 campioni al secondo, bassa tensione operativa di funzionamento (2.4V – 3.6V), gesture detection e orientamento del tilt configurabile, robustezza (può sopportare urti fino a 10000 g di accelerazione). Applicazioni tipiche di questo accelerometro sono: smartphone, fotocamere, lettori multimediali
    • MMA73xxL: è un sensore di accelerazione tri-assiale per basse accelerazioni con uscita analogica (vedi immagine seguente). I clienti possono scegliere tra tre diversi tipi di dispositivi che differiscono per il range di accelerazioni supportate (1.5g-6g, 3g-11g, 4g-12g). L’assorbimento di corrente è molto ridotto (circa 400 μA, con 3 μA in modo sleep), la tensione operativa è compresa tra 2.2V e 3.6V, mentre il package è un a 3 x 5 x 1 mm LGA. Questo accelerometro viene tipicamente utilizzato in dispositvi per videogiochi, telefoni cellulari, dispositivi portatili
    • MMA745XL, un accelerometro digitale tri-assiale caratterizzato dalle seguenti proprietà: uscita digitale a 8-bit su interfaccia I2C/SPI (opzionalmente si può farlo lavorare con una risoluzione di 10-bit per accelerazioni fino a 8g), tensione operativa compresa tra 2.4V e 3.6V, assorbimento di corrente di circa 400 μA (5 μA in modo sleep), soglia programmabile, package di tipo 3 x 5 x 1 LGA-14 package. Il dispositivo viene adottato per: telefonia mobile di fascia alta, lettori multimediali portatili, protezione degli hard-disk nei notebook
  2. sensori di pressione: questa categoria include i seguenti quattro tipi di sensori, elencati di seguito:
    • MPL115A: si tratta di un sensore di pressione digitale (si veda l’immagine sottostante) dotato delle seguenti caratteristiche rimarchevoli: uscita di tipo digitale (interfaccia SPI oppure I2C), basso assorbimento di corrente (5 μA in modo active alla frequenza di un campione per secondo, 1 μA in modo sleep), coefficienti di temperatura e pressione per eseguire la compensazione in temperatura, range di misura assoluto compreso tra 50 e 115 kPa (con un’accuratezza di 1 kPa), tensione di alimentazione compresa tra 2.4V e 5.5V, package di dimensioni ridotte (3 x 5 x 1.2 mm LGA)
    • MPXV5004G Sensore di Pressione Integrato (IPS): si tratta di un sensore di pressione integrato monolitico in grado di fornire un segnale di uscita analogico molto accurato e di elevata ampiezza, proporzionale alla pressione applicata, ed è anche dotato di compensazione della temperatura nel range compreso tra 10° e 60°
    • MPXM2010GS sensore di pressione compensato: rispetto al modello precedente, questo include anche uno stadio di amplificazione a monte del convertitore analogico-digitale (ADC). Presenta una tensione di uscita molto accurata e lineare, direttamente proporzionale al valore di pressione applicata, calibrazione dell’offset, e ovviamente compensazione della temperatura
    • MPX10DP sensore di pressione al silicio non compensato: le caratteristiche sono del tutto simili a quelle del modello precedente, ma senza la compensazione in temperatura. Si tratta in pratica di un sensore molto accurato disponibile ad un costo molto contenuto
    • I sensori di pressione sono utilizzati in numerosi campi di applicazione, quali ad esempio: rilevamento della posizione e della direzione nei cilindri idraulici, airbag, sistemi per il monitoraggio della pressione degli pneumatici (TPMS), controllo del motore nelle autovetture, sistemi per la misura della pressione sanguigna, sistemi per la misurazione del livello nei liquidi, altimetri, barometri, ecc.

  3. sensori di prossimità: questa categoria include il sensore di prossimità (sfioramento) Freescale MPR031/2, le cui principali caratterisitche sono: interfaccia I2C (opzionalmente è anche in grado di funzionare in modalità IRQ), supporto per fino a 3 touch pad, richiede soltanto un componente esterno, basso assorbimento di corrente (8 μA mediamente), tensione di alimentazione compresa tra 1.71V e 2.75V. Le sue principali applicazioni sono i touch pad ed i sistemi atti a rimpiazzare i tradizionali interruttori (switch)

Riferimenti

www.freescale.com/sensortoolbox

 

 

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