#運動感測器MotionSensor #運動控制 #陀螺儀Gyroscope #微機電MEMS
【運動控制,「MEMS 陀螺儀」動見觀瞻】
微機電 (MEMS) 陀螺儀提供一種簡單的旋轉角速率測量方法,且容易安裝到印刷電路板上。因此,在許多不同類型的運動控制系統中,它們都是回饋檢測元件的常見選擇。在此類應用中,角速率訊號 (MEMS 陀螺儀輸出) 中的雜訊會直接影響系統的穩定性,且常是控制系統精度的決定性因素。
當系統架構師和開發者定義、開發新的運動控制系統時,低雜訊是再自然不過的價值導向。把關鍵的系統級標準 (如:指向精度) 轉化為雜訊指標,是早期概念和架構設計工作一個極重要的部分。瞭解系統對陀螺儀雜訊特性的依賴性有許多好處,例如:確定回饋檢測元件的相關要求,或反向分析系統對特定陀螺儀中的雜訊回應。
延伸閱讀:
《採用 MEMS 陀螺儀的低雜訊回饋控制設計》
http://compotechasia.com/microsite/ADI/
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#亞德諾ADI
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mems gyroscope 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最佳貼文
《消費性MEMS應用與技術趨勢研討會特別報導》
物聯網應用熱潮驅動 消費性MEMS元件需求暢旺
2014/1 鄭景尤
消費性微機電系統(MEMS)元件應用商機火速蔓延。為實現更智慧化的情境感知功能,行動、穿戴式電子與物聯網節點等裝置製造商,正大舉內建各種MEMS感測器,因而加快MEMS元件規格演進,並帶動整體出貨量大幅攀升。
隨著各式物聯網(IoT)應用開枝散葉,微機電系統(MEMS)感測器技術也不斷精進。在高階手機大量導入九軸MEMS感測器後,加入氣壓計(Barometric Pressure Sensor)的十軸感測器(10-axis)亦已受到遊戲產業青睞,逐漸在市場占有一席之地,預計2014年後各式應用將加速萌芽。
Bosch Sensortec亞太區總裁百里博(Leopold Beer)(圖1)表示,MEMS感測器應用潛力十足,除行動裝置外、遙控器、物流業、家電及健康照護產業皆已加速導入MEMS系列元件,以實現適地性服務(Location based Service)、室內位置追蹤、擴增實境(Augmented Reality)、使用者介面(User Interface)等功能,而各種應用中,行動裝置及遊戲產業應用是最大的市場營收來源,每年有超越三億顆的出貨量。
市場研究機構IHS研究報告指出,2008?2017年MEMS市場營收將由約600億美元翻倍成長至1,200億美元,而消費性電子及行動裝置為最大的應用領域,其營收規模的年複合成長率(CAGR)可達16%。
百里博進一步指出,隨著各式MEMS應用遍地開花,多種市場需求亦如雨後春筍般湧出,例如加速度計(Accelerometer)須因應高效能需求提升至14位元,且封裝尺寸須再縮小,至於陀螺儀(Gyroscope)則須同時降低雜訊干擾及功耗。
除了加速度計與陀螺儀在規格上有所改善外,百里博指出,未來氣壓計也將與九軸MEMS感測器搭配,做為實現高精準室內定位的關鍵元件,並與應用處理器(AP)的感測數據融合函數庫(Libraries)結合,在遊戲應用市場中大展身手。
百里博認為,在物聯網市場持續蓬勃發展的情況下,未來MEMS市場將持續挹注成長動能,無論是穿戴式裝置、物聯網節點(IoT Nodes)、智慧開關(Smart Switch)或射頻連結(RF-Link)、感測器等物聯網標籤(IoT Tag)皆將普遍地出現在生活中(圖2),而六軸、九軸甚至十軸的MEMS感測器將可以分別藉由低功耗、高效能的優勢切入各類型的應用市場。
瞄準KitKat感測需求 低功耗Sensor Hub亮相
值得一提的是,Google最新Android作業系統版本--KitKat亦趕搭上物聯網商機順風車,特別針對行動裝置感測功能及功耗進行定義,因此行動裝置不僅須導入大量的MEMS感測器實現智慧功能,尚須搭配超低功耗的Sensor Hub方案及演算法,以實現更為理想的感測融合(Sensor Fusion)功能。
QuickLogic亞太區業務暨行銷總監王義祖(圖3)表示,Google在2013年10月底發布的最新Android作業系統--KitKat,新增兩種混合感測器支援特色,包括計步器(Step Counter)及步伐偵測器(Step Counter),藉此讓消費者可以透過應用程式(App)在步行、跑步、爬樓梯時都可以追蹤運動數據。
據了解,計步器即是在裝置啟動之後即開始追蹤步數,至於步伐偵測器則透過分析加速度計輸入值,判別使用者何時邁開步伐,但因為上述功能的邏輯(Logic)及感測器管理功能內建於硬體平台上,因此應用程式毋須再加入偵測演算法,換言之,感測器管理及運算的功能可從軟體上卸載,改由硬體實現,因此上述感測功能可在1毫瓦以下的低功耗運作。
王義祖指出,目前智慧型手機除導入多顆低功耗感測MEMS感測器外,亦將加入一顆感測器中樞(Sensor Hub)元件,以實現感測融合功能。但以目前微控制器(MCU)做為Sensor Hub,再搭配九軸MEMS感測器的方案為例,其功耗高達20毫瓦,而QuickLogic的超低功耗Sensor Hub方案則可以微控制器三十分之一的功耗運作,而在未來陀螺儀功耗進一步降低後,整體感測方案功耗將可降低至5毫瓦上下,在KitKat作業系統中成為降低功耗的重要關鍵(圖4)。
QuickLogic指出,其超低功耗Sensor Hub經驗證後確認可與高通(Qualcomm)、聯發科、輝達(NVIDIA)、博通(Broadcom)等多家廠商的應用處理器搭配,並讓原始設備製造商(OEM)利用參考設計(Reference Design)快速導入作業系統為Android 4.4的行動裝置中。
圖1 Bosch Sensortec亞太區總裁百里博指出,該公司在消費性電子的MEMS市占率已達第二名的位置,據統計,每兩支手機中就有一支係採用Bosch的感測器。
圖2 MEMS創新應用市場 圖片來源:Bosch Sensortec
圖3 QuickLogic亞太區業務暨行銷總監王義祖(右)強調,Sensor Hub係實現感測融合的關鍵元件,而其低功耗特色將成為在市場中致勝的重要特色。圖左為QuickLogic全球行銷副總裁Brian Faith
圖4 九軸MEMS與Sensor Hub搭配方案功耗比較 資料來源:QuickLogic
資料來源:http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1401020029
mems gyroscope 在 新電子科技雜誌 Facebook 的最佳貼文
耶比!九軸微機電系統(MEMS)感測器功耗可望大幅度降低喔!
中高階行動裝置已大量導入九軸MEMS感測器,但陀螺儀(Gyroscope)耗電量驚人,能大展身手的功能卻極其有限,因此MEMS廠商已開發出利用模擬演算法取代陀螺儀,再加上六軸綜合(Combo)感測器的方案,可將運作功耗降低至450微安培(μA),僅為一般九軸方案的十分之一。
http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1312020012
mems gyroscope 在 MEMS gyroscope and orientation - Physics Stack Exchange 的推薦與評價
I used this article to try to understand how a MEMS gyro works: http://sensorwiki.org/doku.php/sensors/gyroscope I can see how such a device can measure changes ... ... <看更多>
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