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專用設(shè)備為物聯(lián)網(wǎng)傳感器融合帶來同步

2512844 2022-11-28 | pdf | 249.98KB | 次下載 | 免費

資料介紹

傳感器融合幾乎是不言自明的，因為它結(jié)合了來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，以提供比通常使用單個傳感器可能的范圍更廣的信息。然而，解釋和實際操作之間存在明顯的區(qū)別—??—可靠。如果這些傳感器讀數(shù)沒有緊密同步，傳感器融合算法很快就會失去準(zhǔn)確性，并可能提供誤導(dǎo)性的結(jié)果。傳感器融合幾乎是不言自明的，因為它結(jié)合了來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，以提供比通常使用單個傳感器可能的范圍更廣的信息。然而，解釋和實際操作之間存在明顯的區(qū)別—??—可靠。如果這些傳感器讀數(shù)沒有緊密同步，傳感器融合算法很快就會失去準(zhǔn)確性，并可能提供誤導(dǎo)性的結(jié)果。為了幫助避免這種情況，有些 IC 提供了更先進(jìn)的多通道信號轉(zhuǎn)換功能，使設(shè)計人員可以更輕松地構(gòu)建能夠精確測量多個傳感器的系統(tǒng)，同時保持高可靠性傳感器融合應(yīng)用所需的緊密同步性。為了幫助避免這種情況，有些 IC 提供了更先進(jìn)的多通道信號轉(zhuǎn)換功能，使設(shè)計人員可以更輕松地構(gòu)建能夠精確測量多個傳感器的系統(tǒng)，同時保持高可靠性傳感器融合應(yīng)用所需的緊密同步性。無論是物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、獨立嵌入式還是任何傳感器處理應(yīng)用，同步多通道數(shù)據(jù)采集都會對精度、動態(tài)范圍和帶寬提出截然不同的要求。例如，用于捕獲高能物理實驗中事件的多傳感器陣列需要具有專用信號通道的超高速閃存轉(zhuǎn)換器，能夠以千兆赫頻率進(jìn)行高度同步轉(zhuǎn)換。相比之下，一個帶有集成 ADC 的簡單 8 位 MCU 可能足以為天氣監(jiān)測系統(tǒng)每隔幾分鐘捕獲一次溫度、風(fēng)和大氣壓力。無論是物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、獨立嵌入式還是任何傳感器處理應(yīng)用，同步多通道數(shù)據(jù)采集都會對精度、動態(tài)范圍和帶寬提出截然不同的要求。例如，用于捕獲高能物理實驗中事件的多傳感器陣列需要具有專用信號通道的超高速閃存轉(zhuǎn)換器，能夠以千兆赫頻率進(jìn)行高度同步轉(zhuǎn)換。相比之下，一個帶有集成 ADC 的簡單 8 位 MCU 可能足以為天氣監(jiān)測系統(tǒng)每隔幾分鐘捕獲一次溫度、風(fēng)和大氣壓力。對于物聯(lián)網(wǎng)，許多傳感器融合應(yīng)用可能會提出介于這些極端之間的要求——增加了對簡化設(shè)計、小尺寸和低功耗的要求。然而，在這個廣泛的范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計人員仍然可能面臨對包含優(yōu)化組件的專用信號鏈的要求，或者面臨對緊湊、高度集成系統(tǒng)的要求。無論采用何種實施方法，目標(biāo)都是一樣的：確?？缍鄠€傳感器進(jìn)行可靠、同步的轉(zhuǎn)換。對于物聯(lián)網(wǎng)，許多傳感器融合應(yīng)用可能會提出介于這些極端之間的要求——增加了對簡化設(shè)計、小尺寸和低功耗的要求。然而，在這個廣泛的范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計人員仍然可能面臨對包含優(yōu)化組件的專用信號鏈的要求，或者面臨對緊湊、高度集成系統(tǒng)的要求。無論采用何種實施方法，目標(biāo)都是一樣的：確?？缍鄠€傳感器進(jìn)行可靠、同步的轉(zhuǎn)換。專用信號鏈專用信號鏈在超高速應(yīng)用之外，多通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常依賴于為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 供電的多路復(fù)用器。然而，對于需要緊密同步測量的應(yīng)用，多路復(fù)用器切換和輸入信號穩(wěn)定所需的時間對于期望同時進(jìn)行傳感器測量的傳感器融合應(yīng)用來說可能是個問題。在超高速應(yīng)用之外，多通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常依賴于為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 供電的多路復(fù)用器。然而，對于需要緊密同步測量的應(yīng)用，多路復(fù)用器切換和輸入信號穩(wěn)定所需的時間對于期望同時進(jìn)行傳感器測量的傳感器融合應(yīng)用來說可能是個問題。Texas Instruments Texas Instruments ADS131E08SADS131E08S是新興的模擬前端 (AFE) IC 之一，可為每個模擬輸入通道提供專用信號路徑，提供真正的多通道同步采樣功能。器件中的每個通道都包含一個完整的信號路徑，包括電磁干擾（EMI 濾波器、多路復(fù)用器、可編程增益放大器 (PGA) 和 24 位 Δ-Σ (ΔΣ) ADC（圖 1，頂部）。依次，八個 CHnSET 寄存器允許開發(fā)人員以編程方式配置每個通道的操作特性，甚至可以打開或關(guān)閉通道（圖 1，底部）。是新興的模擬前端 (AFE) IC 之一，可為每個模擬輸入通道提供專用信號路徑，提供真正的多通道同步采樣功能。器件中的每個通道都包含一個完整的信號路徑，包括電磁干擾（EMI 濾波器、多路復(fù)用器、可編程增益放大器 (PGA) 和 24 位 Δ-Σ (ΔΣ) ADC（圖 1，頂部）。依次，八個 CHnSET 寄存器允許開發(fā)人員以編程方式配置每個通道的操作特性，甚至可以打開或關(guān)閉通道（圖 1，底部）。圖 1：Texas Instruments ADS131E08S 模擬前端 IC 提供八個完整的傳感器信號鏈（頂部）；每個通道都可以通過自己的 CHnSET 寄存器（n=1 到 8）進(jìn)行軟件配置（底部），允許開發(fā)人員設(shè)置輸入源 (MUX[2:0]) 和 PGA 增益 (GAINn[2:0])，甚至給單個通道上電或下電 (PDn)。（來源：德州儀器）圖 1：Texas Instruments ADS131E08S 模擬前端 IC 提供八個完整的傳感器信號鏈（頂部）；