L'inclinomètre à 2 axes de haute précision intègre un noyau d'apprentissage automatique

Un nouvel inclinomètre numérique à 2 axes et à faible consommation de haute précision de STMicroelectronics comprend un noyau d'apprentissage automatique programmable intégré pour intégrer des algorithmes d'IA dans le capteur lui-même et réduire la consommation d'énergie et le transfert de données vers le cloud.

Alors que de nombreux inclinomètres de haute précision sont des dispositifs à axe unique, le nouvel accéléromètre IIS2ICLX à 2 axes peut détecter l'inclinaison par rapport à un plan horizontal le long de deux axes (tangage et roulis) ou, en combinant les deux axes, peut mesurer l'inclinaison avec une haute et une précision et une résolution reproductibles par rapport à une seule direction du plan horizontal sur une plage de ±180°. La sortie numérique simplifie la conception du système et réduit les coûts de nomenclature (BOM) en économisant la conversion ou le filtrage numérique-analogique externe.

Utilisant la technologie d'accéléromètre MEMS, l'inclinomètre IIS2ICLX a une pleine échelle sélectionnable de ±0,5/±1/±2/±3g et fournit des sorties sur un I ² Interface numérique C ou SPI. La compensation intégrée maintient la stabilité en température à moins de 0,075 mg/°C, garantissant une précision et une répétabilité élevées même lorsque les températures ambiantes subissent des fluctuations extrêmes. Sa densité de bruit ultra-faible de 15 μg/√Hz permet une détection d'inclinaison haute résolution ainsi que la détection de vibrations à faible niveau et basse fréquence, comme requis dans la surveillance de la santé structurelle.

L'élément de détection est fabriqué à l'aide d'un processus de micro-usinage dédié développé par STMicroelectronics pour produire des capteurs et des actionneurs inertiels sur des plaquettes de silicium. L'interface IC est fabriquée à l'aide d'un processus CMOS qui permet un haut niveau d'intégration pour concevoir un circuit dédié qui est ajusté pour mieux correspondre aux caractéristiques de l'élément de détection.

La combinaison d'une stabilité et d'une répétabilité élevées, d'une précision élevée et d'une résolution élevée rendent l'inclinomètre particulièrement adapté aux applications industrielles telles que le pointage et la surveillance d'antennes, le nivellement de plates-formes, les chariots élévateurs et les machines de construction, les instruments de nivellement, l'installation et la surveillance d'équipements, et l'installation et le suivi du soleil pour les panneaux solaires, ainsi que les applications de l'industrie 4.0 telles que les robots et les véhicules à guidage autonome (AGV).

Dans la surveillance de la santé structurelle, la mesure précise de l'inclinaison et des vibrations peut aider à évaluer l'intégrité des structures telles que les hautes tours et les infrastructures telles que les ponts ou les tunnels. Les capteurs d'inclinaison MEMS abordables et alimentés par batterie contenant le IIS2ICLX permettent de surveiller beaucoup plus de structures pour la sécurité que cela n'a été économiquement viable avec les technologies antérieures et plus coûteuses.

Connecter des capteurs externes et un noyau d'apprentissage automatique intégré
L'IIS2ICLX peut être configuré pour générer des signaux d'interruption activés par des modèles de mouvement définis par l'utilisateur. Des capteurs externes tels que des accéléromètres, des gyroscopes et des capteurs de pression peuvent y être connectés à l'aide de la fonction de concentrateur de capteurs. Ces données peuvent être utilisées comme entrée de jusqu'à 16 programmes dans la machine à états finis embarquée, dont les 16 sont indépendants, chacun ayant sa zone de mémoire dédiée et étant exécuté indépendamment. Une interruption est générée lorsque l'état final est atteint ou lorsqu'une commande spécifique est exécutée.

L'inclinomètre intègre également un noyau dédié au traitement d'apprentissage automatique qui offre une flexibilité au système, permettant à certains algorithmes exécutés dans le processeur d'application d'être déplacés vers le capteur MEMS, permettant une réduction de la consommation d'énergie. La logique de base de l'apprentissage automatique permet d'identifier si un modèle de données (par exemple, mouvement, pression, température, données magnétiques) correspond à un ensemble de classes défini par l'utilisateur. Des exemples typiques d'applications pourraient être la reconnaissance de vibrations anormales, l'identification de mouvements ou de conditions complexes et la détection d'activité. Le noyau d'apprentissage automatique IIS2ICLX fonctionne sur des modèles de données provenant de l'accéléromètre, mais il est également possible de connecter et de traiter des données de capteurs externes (à partir d'un gyroscope ou d'un inclinomètre/accéléromètre externe supplémentaire, de capteurs de température ou de pression) en utilisant la fonction de concentrateur de capteurs. Les résultats du traitement d'apprentissage automatique sont disponibles dans des registres de sortie dédiés lisibles à partir du processeur d'application à tout moment.

Afin de développer des applications utilisant l'IIS2ICLX, ST fournit des bibliothèques logicielles spécifiques pour prendre en charge l'étalonnage des capteurs et le calcul en temps réel de l'angle d'inclinaison. Ces bibliothèques logicielles font partie du progiciel d'extension X-CUBE-MEMS1 pour STM32Cube.

L'IIS2ICLX est logé dans un boîtier LGA à cavité céramique hautes performances mesurant 5 mm x 5 mm x 1,7 mm, avec une plage de températures de fonctionnement de -40°C à +105°C. Il est maintenant disponible en quantités d'échantillon.