FAQs

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찾는 정보를 바로 확인하십시오. 다음은 고객이 요청한 질문과 답변 목록이며 엔지니어링 설계에 Silicon Sensing 제품을 사용하는 다른 사람에게 유용할 수 있습니다. 질문에 대한 응답을 찾을 수 없으면 대리점에 연락하거나 여기를 클릭하여 직접 연락하십시오.

일반 사항
Silicon Sensing 자이로스코프가 충격과 진동에서 그렇게 빠르게 회복되는 이유는 무엇입니까?

당사의 자이로스코프는 진동 구조물이 링 주변의 래그(leg)에 매달려 있는 링을 사용합니다. 이로써 센서의 균형이 잡히고 대칭 구조를 이루어 충격과 진동이 소리굽쇠와 같은 불균형적인 구조에서 관찰되는 어떤 바람직하지 않은 움직임도 유발하지 않습니다. 간극이 크기 때문에 정상 작동의 경우 링의 변형이 다른 구성품에 영향을 주지 않습니다.

데이터시트와 사양에 있는 용어는 무슨 뜻입니까?

각 매개변수 또는 용어에 대한 설명은 용어 섹션을 참조하십시오. 추가적인 도움이나 확인이 필요한 경우 당사로 연락하십시오.

"비율계량(ratiometric) 출력"은 무슨 뜻입니까?

비율계량 출력은 자이로스코프의 출력이 공급 전압에 비례함을 뜻합니다.

자이로스코프는 어떤 고도에도 설치할 수 있습니까?

자이로스코프는 어떤 고정 점도 없이 공간에서 각속도를 측정하며 모든 방향에서 그 감지 축에 대한 각속도를 감지합니다. 또한, 자이로스코프는 중력에 매우 둔감하여 어떤 고도에서도 사용할 수 있습니다.

자이로스코프가 중력이나 선형 가속도에 민감합니까?

당사는 중력 및 선형 가속도에 대한 민감도를 명시하지만, 당사의 자이로스코프가 진동 구조물로 균형 링을 사용하기 때문에 중력, 선형 가속도 및 진동에 대한 회복력이 매우 큽니다.

자이로스코프의 해상도는 어느 정도입니까?

해상도는 적용 분야 및 자이로스코프 사용에 따라 사람마다 다르게 해석될 수 있습니다.

자이로스코프에 디지털 출력이 있으면 해상도는 메시지 데이터의 최하위 비트로 해석됩니다. 이 해상도는 자이로스코프에 설정된 측정 범위에 따라 달라집니다. 데이터시트에는 환산 계수가 lsbs/°/s로 나와 있습니다. 이 숫자의 역수가 최하위 비트의 중량 또는 디지털 해상도가 됩니다. 오버샘플링 기법을 적용하여 해상도를 향상할 수 있습니다. 이러한 기법에는 해상도를 향상하기 위해 보통 매우 높은 속도에서의 출력 샘플링 및 평균화가 포함됩니다.

아날로그 출력을 사용하면 최고 해상도는 알랜 분산(Allan Variance) 그래프의 하단 부분(즉, 장치에 대한 바이어스 불안정성)으로 간주할 수 있습니다. 아날로그 해상도에 대한 다른 정의는 입력 변화에 대한 출력부에서 관측 가능한 최소 차이입니다. 이는 노이즈와 연관되며 보통 출력이 노이즈 출력보다 커지게 하는 입력 신호로 간주합니다.

전원 공급기 선택에 관해 특별히 고려해야 하는 주의 사항이 있습니까?

당사 자이로스코프 내의 진동 구조물은 자이로스코프에 따라 약 14KHz 또는 22KHz의 공진을 갖습니다. 이 주파수 부근의 전원 공급기 노이즈 또는 이 주파수의 고주파가 하나로 결합하거나 추가적인 노이즈를 일으킬 수 있습니다. 이러한 주파수 주변에 스위칭 모드 전원 공급기에서 발상하는 것과 같은 주기적인 신호가 있는 경우 자이로스코프 출력에서 맥놀이가 나타날 수 있습니다.

"비선형성" 및 "선형성 오류"가 무슨 뜻인지 알려주시겠습니까?

각 매개변수 또는 용어에 대한 설명은 용어 섹션을 참조하십시오.

자이로스코프 출력으로부터 움직인 각도를 어떻게 계산합니까?

각속도 센서에서 출력이 나오는데 이는 회전 속도에 비례하므로 각도 측정치를 얻으려면 시간에 대해 적분해야 합니다. 적분의 오차항은 환산 계수(SF)의 오차 및 센서의 (총) 바이어스(B)입니다. 센서의 임의 전압(V) 출력에 대해 각도는 다음과 같이 계산됩니다.

T0에서 T까지 적분 [ ( V (SF +SF ERROR) + B) ]dt.

일정한 SF 오차에 대해 시간에 따른 평균 각 위치가 0(진동하는 시스템에서와 같이)인 경우 오차는 측정 시간 구간에서의 총 바이어스에 대한 적분값이 됩니다.

속도 센서 바이어스에 대한 일반적인 규격은 최대 3°/s이므로 교정을 수행하지 않는다면 각도 오차는 움직이는 1초마다 최대 3°의 비율로 쌓입니다.

그러나 측정을 시작하기 전에 바이어스 오프셋을 차감하는 기능이 호스트 시스템에 있다면 이는 쉽게 개선할 수 있습니다. 기동 후 일정 온도에서, 바이어스 변화는 5초당 0.05°/s 미만일 수 있습니다. 초기 바이어스(3°/s)를 차감하고 동일한 적분을 수행하면 움직이는 5초마다 0.125°로 쌓이는 각도 오차가 나옵니다.

이 자이로스코프에 가할 수 있는 최대 온도는 얼마입니까?

당사는 제품에 대해 정의된 작동 온도 범위에서의 성능을 명시합니다. 장치는 보통 이 범위 밖에서 작동하지만, 당사는 장치를 지정된 작동 온도 범위에서만 테스트하기 때문에 그 범위 밖에서의 기능이나 성능을 보장할 수는 없습니다. 장치에 전원이 인가되지 않을 때는 짧은 시간 동안 더 높은 온도에 노출할 수는 있습니다. 130°C에서는 장치 내에서 유리 전이 변화가 일어나며 이는 장치가 냉각되었을 때 다시 변형되지만, 장치의 특성이 변할 확률이 높습니다. 그러므로 장치를 130°C 근처 온도에 노출하지 않는 것이 중요합니다.

복구된 각속도 데이터로부터 각 위치를 어떻게 계산합니까?

각속도 센서에서 출력이 나오는데 이는 회전 속도에 비례하므로 각도 측정치를 얻으려면 시간에 대해 적분해야 합니다. 적분의 오차항은 센서의 환산 계수, 노이즈 및 바이어스의 오차입니다. 일정한 환산 계수 오차에 대해 시간에 따른 평균 각 위치가 0(진동하는 시스템에서와 같이)인 경우 오차는 측정 시간 구간에서의 바이어스, 노이즈 및 선형성에 대한 적분값이 됩니다. 노이즈의 효과에 관해서는 당사 용어집에서 각도 랜덤워크를 참조하십시오.

속도 센서 바이어스에 대한 일반적인 규격은 최대 3°/s이므로 교정을 수행하지 않는다면 바이어스로 인한 각도 오차는 움직이는 1초마다 최대 3°의 비율로 쌓입니다. 그러나 측정을 시작하기 전에 바이어스 오프셋을 차감하는 기능이 호스트 시스템에 있다면 이는 쉽게 개선할 수 있습니다. 기동 후 일정 온도에서, 바이어스 변화는 5초당 0.05°/s 미만일 수 있습니다. 초기 바이어스(3°/s)를 차감하고 동일한 적분을 수행하면 움직이는 5초마다 0.125°로 쌓이는 각도 오차가 나옵니다.

자이로스코프는 어디에서 제조합니까?

당사의 자이로스코프는 일본 또는 영국에서 제조합니다. 일본에서는 Silicon Sensing Systems Japan과 같은 지역에 있는 Sumitomo Precision Products 단지 내의 Silicon Sensing Products에서 제조합니다. 영국에서는 데번주 플리머스에 있는 당사 공장에서 제조합니다.

Silicon Sensing 제품이 경쟁사와 차별화되는 점은 무엇입니까?

당사 센서는 시간 및 온도에 따른 바이어스 드리프트가 매우 낮으며 반복성이 높고(열 보상이 가능하여 높은 성능 달성), 사실상 충격 및 진동에 영향을 받지 않고, 작동 온도 범위도 넓습니다. 이는 더욱 저가의 비균형 진동 빗 또는 소리굽쇠 센서 대신 균형 진동 실리콘 MEMS 링을 감지 요소로 사용함으로써 가능합니다.

다른 제품이 개방 루프를 사용하는 데 반해 CRS 센서는 이중 폐쇄 루프 제어 회로를 포함하고 있어 진폭 및 주파수를 유지합니다. 분명히 이 사양으로 인해 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 귀하가 이러한 성능이 모두 필요하지는 않을 수 있으며 이 경우 당사 제품이 비싸다고 느낄 수도 있습니다. 그러나 당사 제품이 다음과 같이 더욱 큰 가치를 제공하기 때문에 경쟁사에서 당사 센서로 전환한 고객이 많습니다. 당사 제품을 채택하지 않으면 낮은 수율로 인해 호스트 제품의 제조 비용이 증가할 수 있고 자이로스코프 선별 비용 및 극단적인 경우 저가 자이로스코프의 현장 사용 중의 고장으로 보증 비용이 증가하며 제품에 대한 나쁜 이미지가 형성되어 판매에 지장을 받습니다. 전반적인 요구 사항 및 비용을 고려하여 장기적으로 당사의 자이로스코프가 더 큰 비용이 드는지 판단해야 합니다.

다수의 자이로스코프가 공통 SPI 버스를 공유할 수 있습니까?

자이로스코프에 SPI 출력이 있으면 답은 ‘그렇다’입니다. 이는 SPI 버스의 특징 중 하나입니다. “슬레이브 선택”(SS) 핀은 개별 장치를 선택하는 데 쓰입니다.

귀사의 자이로스코프는 수리가 가능합니까?

일반적인 답은 ‘아니다’입니다. 이들 제품은 뛰어난 비용 대비 성능비를 갖는 대용량 분야에 적합하게 설계되었습니다. 그러므로 손상된 장치의 수리를 고려하는 것은 경제적이지 않습니다.

자이로스코프를 카메라 안정화에 사용할 수 있습니까?

네, 실제로 그렇습니다. 다수의 고객이 당사 자이로스코프를 그러한 목적으로 사용해 왔습니다. 충격과 진동에 대한 높은 회복력과 함께 낮은 노이즈로 덕분에 자이로스코프는 이상적인 선택지가 됩니다. 자이로스코프는 각속도를 측정하고 카메라의 회전 운동에 비례하는 출력을 제공합니다. 이 신호는 서보 모터를 구동하여 카메라가 항상 원하는 방향을 가리키도록 하거나 원하는 각속도를 유지하거나 원치 않는 흔들림을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 아니면, 신호를 영상 신호나 이미지에 적용하여 신호를 대체하고 프로세스 중 원치 않는 흔들림을 보상할 수 있습니다.

아니면, 신호를 영상 신호나 이미지에 적용하여 신호를 대체하고 프로세스 중 원치 않는 흔들림을 보상할 수 있습니다. 귀사의 자이로스코프에서도 이렇게 해야 합니까?

아닙니다. 자이로스코프의 아날로그 출력을 사용하는 경우 AD 컨버터로 가는 신호 경로에 안티앨리어싱 필터를 사용하여 인밴드 주파수에 대한 노이즈의 앨리어싱을 줄이는 것이 좋습니다.

Pinpoint
PinPoint®는 자석을 사용합니까?

아닙니다, PinPoint®는 압전형 트랜스듀서를 사용하므로 자기장에 민감하지 않고 자기장을 생성하지도 않습니다.

하나의 전원 공급기에서 두 개의 PinPoint®에 전원을 공급하는 경우 서로 간섭이 일어납니까?

PinPoint®가 사용하는 매우 낮은 전류로 인해, 전원 공급기를 통한 간섭 확률은 매우 낮습니다. 그러나 “스타 포인트” 및 양호한 추적 정책을 사용하여 최적의 격리 거리를 유지하는 것이 좋습니다.

PinPoint®는 자기장의 영향을 받습니까?

아닙니다, PinPoint® 내의 트랜스듀서는 자기장에 민감하지 않습니다.

PinPoint®는 중력이나 선형 가속도에 민감합니까?

당사는 중력 및 선형 가속도에 대한 민감도를 명시하지만, PinPoint®가 진동 구조물로 균형 링을 사용하기 때문에 중력, 선형 가속도 및 진동에 대한 회복력이 매우 큽니다.

PinPoint®의 범위를 초과하면 어떻게 됩니까?

아날로그 출력 모드에서 이 제품은 현재 ‘최대’ 측정 범위 이상의 잠재적으로 유용한 속도 측정 출력을 제공하지만, 그 성능(예: 선형성)은 보장되지 않습니다.

공칭 제로 바이어스는 ½Vdd인 1.65V입니다. 최대 지정 측정 범위는 공칭 제로 바이어스의 ±1.0V에서 발생하도록 환산됩니다. 환산 계수는 ‘지정’ 한계인 ±1.0V(예: ±300°/s)를 넘어 최소 10%까지 선형으로 유지되어 공차를 허용하며, 이 선형 범위를 벗어나면 출력은 선형이 보장되지 않고 공급 레일 아래 약 100mV 내에 있는 경우 포화됩니다. 그러므로 ±300º/s ‘최대’ 측정 범위로 구성된 PinPoint® 자이로스코프는 실제로 ±465º/s [(1,650mV – 1,000mV – 100mV)÷ 3.3mV/º/s = 165º/s]까지 측정합니다.

해상도, 샘플링 속도 및 평균화를 포함하여 PinPoint® 내에서 사용하는 내부 샘플링 체계를 설명해 주시겠습니까?

내부 ADC는 축차 비교형 레지스터(SAR) 구조를 갖습니다.

PinPoint®를 다양한 응용 분야에서 다르게 설정할 수 있습니까?

간단한 답변은 ‘그렇다’입니다. 더욱 완벽하게 답변하려면 PinPoint®의 두 가지 출력 모드인 아날로그 및 디지털 모드를 고려해야 합니다.

아날로그 출력:
출력 해상도와 정확도를 향상하는 두 가지 방법이 있습니다. (i) 오버샘플링, (ii) 측정 범위 전환.

(i) 오버샘플링은 예를 들어 출력을 1,000Hz(즉, 1ms마다)에서 디지털화하고 10비트 ADC를 통해 변환한다고 가정해 봅니다. 예를 들어 4,000Hz(즉, 250μs마다)에서 오버 샘플링한 다음 4개 측정값의 평균을 내면 이것이 자이로스코프의
노이즈를 필터링하므로 출력 정확도가 향상됩니다. 이렇게 하면 정확도는 향상되지만, 해상도는 향상되지 않습니다.

(ii) 측정 범위 전환은 PinPoint®를 사용하여 측정 범위를 300°/s에서 75°/s로 변경할 수 있으며 이로 인해 분해능이 4배 증가하는 효과가 있습니다. 이렇게 하려면 SPI 인터페이스를 통해 자이로스코프와 ‘대화’할 수 있는 기능이 있어야 합니다. SPI를 통해 아날로그 출력의 환산 계수를 변경할 수 있습니다. 자이로스코프를 ‘리셋’해야 합니다, 즉 자이로스코프가 효과적으로 꺼졌다가 다시 켜지며 이 과정은
최대 0.3초가 걸릴 수 있습니다. 이는 자이로스코프의 기능이나 성능에 부정적인 영향을 미치지 않으나, 응용 시스템 설계 시 고려해야 할 사항입니다.

디지털 출력:
디지털 출력 모드의 경우 오버샘플링 옵션이 중복됩니다. SPI를 통해 측정 범위를 미리 정의된 6개의 값 75º/s, 150º/s, 300º/s 또는 900º/s 사이에서 전환할 수 있습니다. 여기에는 위에서 설명한 아날로그 출력 모드에 대한 자이로스코프 하드 리셋이 필요하지 않으므로 신호 손실이 발생하지 않습니다.

PinPoint®의 최대 측정 범위는 얼마까지입니까?

현재 구성된 PinPoint®는 아날로그 및 디지털 출력 채널 모두에서 900°/s까지 최대 성능을 내도록 지정되어 있으나 실제로는 이 이상도 측정할 수 있습니다.

아날로그 출력 모드에서 자이로스코프 출력은 1,250º/s에서 클램프 되며 이 수준의 속도 입력 아래에서 포화하거나 반전되지 않아야 합니다. 디지털 출력 모드는 1,024°/s에서 클리핑 됩니다.

PinPoint® 내에서 사용하는 ADC의 해상도는 어느 정도입니까?

PinPoint®는 본질적으로 선택적 디지털 출력을 제공하는 아날로그 센서입니다. ASIC에는 내부 10비트 ADC가 있으나 오버샘플링을 사용하면 사실상 12비트 ADC가 됩니다. 이는 아래에서 더 자세히 설명합니다.

내부 ADC는 10비트의 해상도와 +/-1.024V의 풀 스케일 레인지를 갖습니다. 설명을 위해 +/-300°/s 동적 측정 범위만 고려하면 기술 데이터시트(CRMnnn-00-0100-132)에서는 아날로그 환산 계수를 3mV/°s로 정의합니다. 그러므로 10비트 ADC는 +/-341.333°/s의 풀 스케일 레인지를 갖습니다[즉, 1.024V ÷
3mV/°/s].

내부적으로 PinPoint® 자이로스코프 ASIC은 실리콘 MEMS 링 센서의 공진 주파수(약 22kHz)에서 샘플링합니다. 이는 마지막 16개 샘플의 누계(14비트 숫자)를 지속적으로 계산합니다. SPI_CLK의 하강 에지에서 14비트 숫자는 16비트 숫자로 부호 확장되어 호스트로 출력됩니다. 16번 비트가 ‘1’이면 부호는 –ve, ‘0’이면 부호는 +ve입니다. 15번 비트는 사용되지 않습니다.

+/-300°/s의 동적 범위에 대한 디지털 환산 계수는 24비트/°/s 또는 최하위 비트당 1/24°/s입니다. ADC의 범위는 +/-341.333°/s입니다(위 참조). 이는 14비트의 ADC를 의미합니다[즉, 682.666°/s ÷ 1/24°/s = 16,384 = 214].

신호를 오버샘플링하여 ADC의 겉보기 해상도가 10비트에서 14비트로 향상되었습니다. 그러나 이러한 향상은 센서 신호에 내재된 노이즈로 인해 달성된 것뿐입니다. 노이즈와 오버샘플링을 추가하여 ADC의 유효 해상도가 향상될 수 있다는 것은 잘 알려진 사실입니다. ADC의 겉보기 분해능은 샘플링 속도가 두 배로 증가할 때마다 1비트씩 향상됩니다. 그러나 유효 해상도는 샘플링 속도 증가의 제곱근만큼만 향상됩니다(추가적인 노이즈는 오버샘플링의 제곱근을 따라 가라앉습니다).

그러므로 16배의 오버샘플링으로 인해 4비트의 해상도가 분명하게 증가했으나 실제로는 2비트의 해상도가 증가한 것입니다. 이런 이유로 PinPoint®의 ADC는 “실질적으로 12비트 ADC”라고 이야기합니다.

PinPoint® 내에서 사용하는 온도 센서에 관해 더 자세히 알려주시겠습니까?

온도 센서는 자이로스코프 내부 ASIC의 기능 블록입니다. 이는 자이로스코프의 내부 열 보상을 수행하는 데 사용됩니다. 이는 디지털 SPI 메시지의 출력으로 제공되므로 시스템에서 전체 열 보상을 위해 사용할 수 있습니다. 아날로그 출력부에서는 사용할 수 없습니다.

커패시터를 선정하기 위해서는 Vref_cap의 최대 전압이 얼마가 되어야 하는지 알려주시겠습니까?

Vref는 공급 전압의 절반, 즉 Vdd/2를 추종하는 전압을 제공하기 위해 생성됩니다. Vref는 PinPoint®에 대해 내부에서 사용되므로 안정성을 유지하고 어떤 식으로든 교란되지 않는 것이 중요합니다. 권장 최대 Vdd가 3.6V이므로 Vref_cap의 전압은 1.8V를 초과할 가능성이 없습니다. 커패시터에 관해서는 10V 정격의 100nF 값을 권장하며 Vref_cap 핀에 가깝게 실장된 X7R 세라믹 유형이어야 합니다. 커패시터에서 Vref_cap 핀까지의 트랙은 PCB 비아(via)를 통과하지 말아야 합니다. 커패시터의 최소 정격 전압은 6V가 되어야 하지만, 커패시터의 스트레스를 줄이고 신뢰성을 높이려면 10V 정격이 권장됩니다. 요약하면, Vref_cap은 100nF, X7R MLCC여야 하고, SMT 패키지는 Vref_cap 핀에 가깝게 실장되어야 하며, 정격은 10V이고, 비아(via) 사용을 피하는 것이 좋습니다.

PinPoint® 자이로스코프의 아날로그 또는 디지털 출력 사용을 권장합니까?

PinPoint®는 기본적으로 아날로그 자이로스코프입니다. 디지털 블록은 아날로그 신호를 디지털화하여 SPI 버스에서 디지털 데이터 스트림으로 출력하는 데 사용됩니다. Pinpoint 내에서 사용되는 ADC는 사실상 10비트 장치이며 오버샘플링을 사용하면 해상도는 사실상 14비트가 되지만, 정확도는 일반적으로 12비트입니다. 일반적으로 아날로그 출력이 조금 더 나은 성능을 제공합니다.

사용자가 아날로그 신호가 필요한 경우 아날로그 출력을 사용하는 것이 좋습니다.

사용자가 데이터를 디지털 방식으로 처리하려는 경우 SPI가 권장됩니다. 더 높은 성능이 필요한 경우 높은 샘플링 속도와 디지털 필터링을 통해 성능을 향상할 수 있는 더 높은 정확도의 ADC 방식을 대신 사용하는 것이 좋습니다.

자이로스코프가 작동하려면 어떤 추가 부품이 필요합니까?

PinPoint®의 경우, 올바르게 작동하려면 4개의 추가 커패시터가 필요합니다.

Vref_cap을 시스템의 전압 기준으로 사용할 수 있습니까?

사용할 수는 있지만, Vref가 안정 상태를 유지하고 어떤 방식으로든 교란되지 않는 것이 중요합니다. Vref_cap 신호는 초고 임피던스 전압 팔로워를 통해 적절하게 버퍼링하는 것이 좋습니다.

다수의 PinPoint®가 공통 SPI 버스를 공유할 수 있습니까?

네, 이는 SPI 버스의 특징 중 하나입니다. “슬레이브 선택”(SS) 핀은 개별 장치를 선택하는 데 쓰입니다.

PinPoint®의 해상도는 얼마입니까?

디지털 출력을 사용하는 경우 해상도는 메시지 데이터의 최하위 비트로 해석됩니다. 이 해상도는 자이로스코프에 설정된 측정 범위에 따라 달라집니다. 데이터시트에는 환산 계수가 lsbs/°/s로 나와 있습니다. 이 숫자의 역수가 최하위 비트의 중량 또는 디지털 해상도가 됩니다.

아날로그 출력을 사용하면 최고 해상도는 알랜 분산(Allan Variance) 그래프의 하단 부분(즉, 장치에 대한 바이어스 불안정성)으로 간주할 수 있습니다. 아날로그 해상도에 대한 다른 정의는 입력 변화에 대한 출력부에서 관측 가능한 최소 차이입니다. 이는 노이즈와 연관되며 보통 출력이 노이즈 출력보다 커지게 하는 입력 신호로 간주합니다.

PinPoint®는 수리가 가능합니까?

아닙니다. 이 제품은 뛰어난 비용 대비 성능비를 갖는 대용량 분야에 적합하게 설계되었습니다. 그러므로 손상된 장치의 수리를 고려하는 것은 경제적이지 않습니다.

즉석에서 PinPoint® 자이로스코프의 동적 범위를 변경할 수 있습니까?

Q: PinPoint® 자이로스코프에서 동적 범위를 변경하는 것이 가능한 것 같은데 이를 ‘속성으로’ 수행할 수 있습니까, 즉 애플리케이션에서 더 낮은 측정 범위와 더 높은 해상도가 필요할 때 더 낮은 측정 범위로 ‘전환’하여 더욱 높은 해상도를 얻을 수 있습니까?

A: 단순한 답변은 ‘그렇다’입니다. 더욱 완벽하게 답변하려면 PinPoint®의 두 가지 출력 모드인 아날로그 및 디지털 모드를 고려해야 합니다.

아날로그 출력:

출력 해상도와 정확도를 향상하는 방법에는 (i) 오버샘플링, (ii) 측정 범위 전환.
(i) 오버샘플링은 예를 들어 출력을 1,000Hz(즉, 1ms마다)에서 디지털화하고 10비트 ADC를 통해 변환한다고 가정해 봅니다. 예를 들어 4,000Hz(즉, 250μs마다)에서 오버샘플링 한 다음 4개 측정값의 평균을 내면 이것이 자이로스코프의 노이즈를 필터링하므로 출력 정확도가 향상됩니다. 이렇게 하면 정확도는 향상되지만, 해상도는 향상되지 않습니다.

예를 들어 4,000Hz(즉, 250μs마다)에서 오버샘플링 한 다음 4개 측정값의 평균을 내면 이것이 자이로스코프의 노이즈를 필터링하므로 출력 정확도가 향상됩니다. 이는 정확도를 향상하지만, 해상도를 개선하지는 않습니다. 이렇게 하려면 SPI 인터페이스를 통해 자이로스코프와 ‘대화’할 수 있는 기능이 있어야 합니다. SPI를 통해 아날로그 출력의 환산 계수를 변경할 수 있습니다. 자이로스코프를 ‘리셋’해야 합니다, 즉 자이로스코프가 효과적으로 꺼졌다가 다시 켜지며 이 과정은 최대 0.3초가 걸릴 수 있습니다. 이는 자이로스코프의 기능이나 성능에 부정적인 영향을 미치지 않으나, 응용 시스템 설계 시 고려해야 할 사항입니다.

디지털 출력:

디지털 출력 모드의 경우 오버샘플링 옵션이 중복됩니다.

SPI를 통해 측정 범위를 미리 정의된 4개의 값 75º/s, 150º/s, 300º/s 또는 900º/s 사이에서 전환할 수 있습니다. 여기에는 위에서 설명한 아날로그 출력 모드에 대한 자이로스코프 하드 리셋이 필요하지 않으므로 신호 손실이 발생하지 않습니다.

적용 분야에 맞게 장비 측정 범위 설정 시 호스트 시스템을 통해 자이로스코프를 프로그래밍할 수 있습니까?

네, 가능하며 이를 통해 애플리케이션에서 자이로스코프의 방향에 따라 사용자가 자이로스코프를 설정할 수 있습니다.

아날로그 출력: 아날로그 속도 출력이 사용되는 경우 SPI 디지털 인터페이스를 통해 호스트 시스템에서 아날로그 측정 범위를 설정할 수 있습니다.
디지털 출력: 호스트 시스템에서 필요한 측정 범위를 설정할 수 있습니다.

CRM100이 원치 않는 명령을 받지 않도록 하기 위해 DATA_IN 또는 DCLK를 분리해야 합니까?

Q: 동일한 SPI에 또 다른 센서가 있습니다(다른 슬레이브 선택, /SS를 통해). 장치가 선택 해제된 경우 DATA_OUT을 게이트로 분리하여 높은 Z를 달성해야 한다는 것을 알고 있습니다. 의문은 CRM100이 원치 않는 명령을 받지 않도록 하기 위해 DATA_IN 또는 DCLK를 분리해야 하느냐는 것입니다.

A: DATA_IN 및 DCLK는 분리하지 않아도 됩니다. PinPoint®는 /SS 입력 라인이 로우(low)로 설정된 경우에만 명령에 응답합니다.

자이로스코프가 사용 범위를 벗어나거나 충격을 받으면 체크섬이 부정확하다는 것을 알게 되었습니다. 자체 진단 명령(CBIT) 시에도 체크섬이 부정확합니다. 왜 이 현상이 발생하는지 설명할 수 있습니까?

체크섬은 SPI 레지스터가 로드되기 전에 계산됩니다. 계산을 수행할 때 데이터 바이트가 저장되고 이에 대한 업데이트는 금지됩니다. 그 후 상태 바이트와 이들 4개의 데이터 바이트에서 체크섬이 계산됩니다. 그러나 상태 바이트는 체크섬이 계산된 후에도 잠깐 계속 업데이트될 수 있습니다. 그러므로 상태 바이트, 4개의 데이터 바이트 및 체크섬이 SPI 레지스터에 로드되면 체크섬이 올바르지 않을 가능성이 있습니다. 따라서 체크섬 오류가 감지되면 BIT 오류와 같은 상태에 대해 상태 바이트를 계속 조사하는 것이 좋습니다.

CRM102.1/CRM202.1을 최대 범위(2700deg/s)로 설정하는 방법은 무엇입니까?

CRM102.1/CRM202.1의 측정 범위는 CRM100/CRM200의 3배입니다. CRM102.1 및 CRM202.1 데이터시트에는 900deg/s 범위 선택만 문서화되어 있기 때문에 혼란이 발생합니다(두 번째로 높은 범위, CRM100/CRM200의 300deg/s에 해당). 그러나 웹 페이지에 명시된 대로 CRM102.1/CRM202.1 자이로스코프는 최대 2700deg/s까지 감지할 수 있습니다. 이렇게 하려면 측정 범위 선택을 장치의 최고 측정 범위로 설정해야 합니다. 해당 데이터시트를 CRM100/CRM200의 데이터시트와 비교하면 이렇게 하는 방법을 추론할 수 있습니다. 요약하면 디지털 모드에서 명령 메시지 비트 4 및 3(RR1 및 RR0)을 ’00’으로 설정합니다. 아날로그 모드에서 SEL0 및 SEL1 핀을 모두 접지로 설정합니다.

CRS39
CRS39 / CRS39A에 3개의 온도 센서 출력이 있는 이유는 무엇입니까?

CRS39는 온도가 안정적이지 않을 확률이 높은 시추공 측량에 사용하도록 설계되었습니다. MEMS 센서는 온도 변화, 온도 경사 및 온도 경사 변화에 매우 민감할 수 있으므로 온도 측정은 최적의 성능을 위해 매우 중요합니다. 그러므로 3개의 온도 센서가 CRS39에 내장되어 CRS39 전체에 걸쳐 온도 구배를 모니터링하고 온도 환경의 변화를 추적할 수 있습니다. 이러한 센서를 사용하면 온도, 온도 경사, 장치 전체에 걸친 온도 구배 및 온도 경사 변화에 대한 종속성을 보상할 수 있습니다. 실제 보상 프로세스는 CRS39의 장착 및 장치가 처한 환경에 따라 달라집니다.

CRS39, CRS09 및 CRH03 센서에 있는 FRQ 및 TMP 출력의 용도는 무엇입니까?

기본적으로 당사의 자이로스코프는 정확한 방식으로 진동하도록 설정 및 제어되는 실리콘 (MEMS) 링을 사용합니다. 자이로스코프가 회전하면 공진 패턴이 변합니다. 변화하는 방식은 자이로스코프에 가해지는 회전 속도에 비례합니다. 링 주변의 전자 장치는 링의 공진을 제어하고 링의 움직임을 감지합니다. 자이로스코프에 온도 변화가 생기면 자이로

스코프의 바이어스 및 환산 계수가 변할 수 있습니다.

따라서 온도 변화를 감지하는 데 사용할 수 있는 두 가지 출력을 제공합니다.

자이로스코프 안에는 전자 장치의 온도를 감지하기 위한 온도 센서가 포함되어 있습니다.

링의 공진 주파수도 감지되어 디지털 신호로 출력됩니다. 링의 주파수는 링의 온도에 비례합니다. 링의 주파수는 링의 온도에 비례합니다. 이 링 주파수는 공칭 14KHz이고, FRQ 신호는 이 주파수의 두 배, 즉 공칭 28KHz입니다. 주파수는 -0.76Hz/degC로 온도에 따라 변합니다.

자이로스코프 온도에 변화를 주어 주파수 출력 및 온도 센서 출력에 대한 자이로스코프의 오차(바이어스 및 환산 계수)를 측정할 수 있습니다. 룩업 테이블을 사용하거나 이러한 오차에 다항식을 피팅하면 자이로스코프의 출력에서 파생된 오차를 차감하여 오차를 보상할 수 있습니다.

온도 센서는 MEMS 링까지의 열 전달 경로가 더 길기 때문에 주파수보다 주변 온도 변화에 대한 응답성은 더 좋아집니다. 마찬가지로, 2차 루프의 널링(nulling) 동작으로 인해 링이 가열되는 (회전에 대해) 아주 동적인 환경에서 주파수 출력의 응답성은 더욱 높아집니다. 자이로스코프 전체의 온도가 안정적인, 상당히 안정적인 환경에서는 두 방법이 동일합니다.

CRS09, CRS39 및 CRH03의 FRQ 출력에 관한 상세 정보를 제공해 줄 수 있습니까?

일반적으로 가장 간단한 온도 보상 방법은 첫 단계로 온보드 온도 센서를 사용하는 것입니다. 이를 기본(대략적인) 열 오차 수정으로 생각할 수 있습니다. 링 주파수(FRQ)는 링 온도 측정값이므로 링 주파수(FRQ)를 사용하여 열 보상을 더욱 정교하게 수행할 수 있습니다.

일반적인 실온(+25degC) 작동에서 FRQ 신호는 27.4kHz에서 28.6kHz 사이입니다. 온도가 떨어지면 링이 ‘더 뻣뻣해져’ 주파수가 증가하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 링의 온도 계수는 -0.82 ~ -0.70Hz/degC(공칭 -0.76Hz/degC)입니다. 그러므로 FRQ 값이 예를 들어 7.6Hz만큼 떨어지면 링 온도가 10degC 증가하여 +35degC가 되었다고 가정할 수 있습니다[-7.6 / -0.76 = +10degC]. 실리콘 링은 밀봉된 금속 캔 내부의 불활성 가스로 둘러싸인 유리 기판 위에 지지되어 있습니다. 그러므로 단열이 매우 잘 되어 주변 온도의 변화와 링 온도 변화(그에 따른 주파수 변화) 사이에 지연이 있습니다. 보드의 온도 센서는 주변 온도 변동에 더 빠르게 반응합니다.

CRS39 설계 관련 공진이 있습니까?

CRS39는 1” 직경이 요구되는 다운홀 측량 분야에 사용하도록 설계되었으므로 얇지만, 기다란 특징적 형태와 같은 통상적이지 않은 외형을 갖습니다. CRS39의 황동 포스트 장착 방식은 진동이 있는 환경에서 작동할 때 PCB의 공진 모드가 활성화될 수 있음을 의미합니다.

그러므로 하단 PCB가 단단히 고정되도록 CRS39-01을 장착하는 것이 좋습니다. 장치를 설계된 대로 장착(1인치 직경의 튜브에서 하단 PCB를 튜브 벽에 위치시켜 고정)하면 이를 충족할 수 있습니다.

CRS39-02(패키지 변형 제품)가 유사한 공진 모드를 나타내는 것으로 확인되었으므로 CRS39-02는 1.8KHz를 초과하는 진동 환경에 노출하지 않는 것이 좋습니다.

CRS39를 진북 탐지용으로 최적화하는 방법은 무엇입니까?

앨런 분산(Allan Variance) 분석을 기반으로 하는 자이로스코프 속도 데이터의 샘플링 및 평균화는 CRS39의 성능을 최대로 활용하고 지구 자전 신호를 노이즈에서 뽑아낼 수 있도록 하는 핵심입니다.

당사가 권장하는 두 가지 샘플링 방식은 다음과 같습니다.

(a) 당사 테스트 체임버에서는 16비트(축차 비교형 레지스터 ADC) National Instruments 카드를 사용합니다. 안티앨리어싱 필터 없이 10KHz에서 CRS39-03을 완전 차동(Rate 및 Ref) 샘플링합니다. 그런 다음, 10개 샘플 세트마다 평균을 계산하여 1KHz에서 데이터를 생성합니다. 그 후 이 데이터를 AV 및 노이즈에 대해 분석합니다.
(b) IMU에서는 24비트 시그마 델타 ADC를 사용하여 샘플링된 데이터를 10kHz에서 출력합니다. 센서 끝의 실제 샘플링은 약 192KHz입니다. 다시 말해, CRS39-03은 차동 샘플링됩니다(Rate 및 Ref). 10개 샘플마다 평균을 계산하여 1KHz에서 데이터 세트를 생성합니다.

앨런 분산(Allan Variance) 기법을 사용하여 결과 데이터를 분석하면 최적 평균화 시간이 결정됩니다. 그러나 최적 평균 시간은 사용자가 수용할 수 있는 것보다 길 수 있으며 일반적으로 각 나침반 지점(90도 간격) 측정값에 대해 15초 평균을 사용했습니다.

열 차폐 또는 열 저장체(Thermal Mass) 제공을 통해 측정 사이클 동안의 온도 변화를 최소화하면 정확도가 향상됩니다. 자이로스코프를 금속 인클로저에 완전히 넣어 ‘금속 탐지기’ 또는 전계 효과를 최소화함으로써 개선할 수도 있습니다.

온도 보상을 하는 것이 좋습니다. 자이로스코프에서 확인된 실제 조건(온도 범위, 온도 변화율, 실제 적용된 속도 및 온도)에 따라 선형 또는 3차 보상이 필요할 수 있습니다.

서로 180도 간격을 이루는 인덱스 위치에서 계산된 평균 측정값은 지구 자전을 제거하여 자이로스코프의 실제 바이어스를 뽑아냄으로써 도움이 될 수 있습니다. 동일한 인덱스 위치에서 측정값 간의 변화를 바이어스 및 온도와 비교하여 온도 피팅을 할 수도 있습니다.

CMS 콤비 센서
CMS 콤비 센서를 PCB에 실장 할 때 CMS 콤비 센서의 틀어짐을 최소화하기 위해 별도의 조치를 해야 합니까?

Orion™ 콤비 센서 사용자는 PCB에 있는 기준점에 대한 가속도계와 자이로스코프의 틀어짐에 관심을 가질 것입니다.
CMS300에 대한 데이터시트는 패키지에 대해 1.5%의 잠재적 틀어짐을 보입니다. CMS300 장착은 복잡하지 않으며 장착 부정확성에 대해 특별히 허용치를 둘 필요는 없습니다.

CMS390 장착은 더 어렵습니다. 패키지는 폭에 비해 매우 높고 장착 면이 완전한 평면이 아닙니다. 데이터시트에는 이 장착 면의 평면도 부족에 대한 추가 허용차가 포함되어 있으며 합당한 주의를 기울여 데이터시트 한계인 3%를 달성해야 합니다. 추가적인 정확도가 필요한 경우 특수 고정구나 지그를 사용하여 패키지의 직각도를 향상하여 PCB에 대한 센서의 틀어짐을 최소화할 수 있습니다.
시스템에 처리 기능이 있는 경우 잔류 틀어짐 오차가 프로세서 내에서 보정될 수 있습니다.

DMU11
DMU11에서 데이터를 수신하는 데 문제가 있습니다

DMU11 출력 메시지는 비제로 복귀(Non-Return-to-Zero, NRZ) 프로토콜을 사용하여 RS422 직렬 인터페이스에서 460,800보드로 출력됩니다. DMU11 RS422 드라이버에는 일반적으로 RS422 인터페이스와 관련된 120Ω 종단 저항이 포함되어 있지 않습니다. 그러므로 사용자가 DMU11의 수신 기능(RX Lo 및 Rx Hi)을 사용하지 않으려면 커넥터의 핀 3과 4 사이에 120Ω 종단 저항을 삽입해야 합니다. 그러므로 사용자가 DMU11의 수신 기능(RX Lo 및 Rx Hi)을 사용하지 않으려면 커넥터의 핀 3과 4 사이에 120Ω 종단 저항을 삽입해야 합니다. 핀 3이나 4에서 수신된 노이즈로 인해 DMU11이 전송 라인에서 데이터 전송을 중단할 수 있으므로 핀 3과 4를 종단 처리되지 않은 상태로 두지 말아야 합니다. 이상적으로, 종단 저항을 커넥터에 최대한 가깝게 배치해야 합니다.

DMU41
DMU41의 델타 세타 및 델타 속도 출력에 대해 설명해주십시오

DMU41의 기본 관성 데이터 출력은 각속도(deg/s) 및 가속도(g)입니다. 델타 세타 및 델타 속도 출력은 이러한 기본 데이터 출력의 리스케일링으로 생각할 수 있습니다. 이러한 값의 제공 및 사용은 많은 고객이 기대하고 사용하는 업계 표준입니다.

델타 세타는 도 단위로 표현되며 5.0ms(또는 1/200초)의 샘플링 시간 동안 회전한 각도를 나타냅니다. 예를 들어 IMU 축이 200deg/s로 회전하는 경우 델타 세타는 1도가 됩니다.

마찬가지로 델타 속도는 g에서 m/s로 리스케일링되며 동일한 5ms 동안의 속도 변화를 나타냅니다. m/s 단위의 출력은 g 단위의 가속도에 0.04903325를 곱한 값과 같습니다(200으로 나누고 9.80665를 곱합니다. 후자는 g의 일반적인 측정값입니다).

DMU41 내부 센서 데이터의 해상도는 얼마입니까?

24비트 시그마 델타 아날로그-디지털 변환기가 DMU41 내에서 사용됩니다. 보상은 단정도 부동 소수점 연산을 이용하여 수행됩니다. DMU41 출력 메시지도 단정도 부동 소수점 숫자로 출력됩니다. 따라서 수학적 해상도는 실제로 매우 낮습니다.

실질적으로, 분해 가능한 최소 변화는 센서 노이즈에 의해 좌우됩니다. 이는 평균화를 통해 앨런 분산(Allan Deviation) 그래프에서 도출된 바이어스 불안정성에 의해 최소 분해 가능한 변화가 지정되는 지점까지 개선할 수 있습니다. 자이로스코프 채널의 경우 이는 0.1deg/hr 미만이며 가속도계의 경우 약 10μg입니다.

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