一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪技术方案

一种具有可编程片上系统的ＭＥＭＳ陀螺仪，在可编程数字模拟芯片中依次构建两路串联的放大器和低通滤波器，低通滤波器与多路转换器串接，多路转换器与依次串接的模数转换器、抽样器和Ｍ８Ｃ处理器串联，放大器的输入端与Ｍ８Ｃ处理器的一输出端间连接数模转换器构成负反馈回路，Ｍ８Ｃ处理器另一输出端和舵机执行机构控制器连接；ＭＥＭＳ陀螺芯片与放大器之间经隔直电容耦合连接；ＭＥＭＳ陀螺芯片测出角速率和加速度信号确定Ｘ、Ｙ轴方向“偏差”大小，经模拟芯片处理并校正信号以动态改变舵机飞行姿态；芯片可精确测量角速度信号，模拟芯片替换采用传统的复杂模拟电路，使本实用新型专利技术体积和重量大大减小，测量精度和数据传送更安全可靠，利于在无人飞行器上推广应用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种运动传感器，尤其是器件集成度高、可编写嵌入软件 程序的一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪。
技术介绍
陀螺仪作为运动传感器广泛用于航空、航天、航海、大地测量等重要领域 的定位与导航系统中，在目前各种应用产品体积小型化的环境下，对于陀螺仪 的能耗、使用寿命、信息处理的安全性、接口的通用性及兼容性提出了很高的 要求；特别在无人飞行器的飞控系统中，传统的机械转子陀螺仪由于响应速度 慢、耗电、寿命短、机械结构复杂和外围电路较多造成维修不便、体积重量大、 抗振性能差、信号精度及安全性低、接口的通用性及兼容性差等缺点，已不能 满足目前无人飞行器的飞控系统陀螺仪小型化的发展趋势和应用需求。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术旨在提出一种具有可编程片上系统的MEMS陀本技术解决上述问题所采用的技术方案是 一种具有可编程片上系统 的MEMS陀螺仪，其特征在于在可编程数字模拟芯片中依次构建两路串联的放 大器和低通滤波器，两路的低通滤波器与多路转换器串接，多路转换器的输出 端与依次串接的模数转换器、抽样器和M8C处理器串联，在放大器的信号输入200820224461.7说明书第2/3页端与M8C处理器的一信号输出端之间连接数模转换器构成负反馈回路，M8C处理 器另一输出端和舵机执行机构控制器连接；MEMS陀螺芯片与放大器之间经隔直 电容耦合连接。本技术的放大器为PGA增益放大器，抽样器为数字Sinc2数字滤波器； MEMS陀螺芯片为ADIS16355惯性测量IC，可编程数字模拟芯片为CY8C29466可 编程数字模拟IC。通过MEMS陀螺芯片测量出角速率和加速度信号确定X、 Y轴方向"偏差" 的大小，输出信号经可编程数字模拟芯片处理，送出一个校正信号动态改变无 人飞行器舵机的飞行姿态；MEMS陀螺芯片集成高，可精确测量角速度信号，可 编程数字模拟芯片所构建的信号处理系统替换采用传统的复杂模拟电路，使得 本技术的体积和重量大大减小，测量精度和数据传送更安全可靠，有利于 本新型在无人飞行器研发上的推广应用。附图说明图1本技术电路原理方框图； 图2为本技术电路图中l.可编程数字模拟芯片；2.放大器；3.低通滤波器；4.多路转换器; 5.模数转换器；6.抽样器；7. M8C处理器；8.数模转换器；9.舵机执行机构控制 器；IO.MEMS陀螺芯片；11.隔直电容。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明如图1和图2所示的一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪，MEMS陀螺芯 片10为ADIS16355惯性测量IC，是一个完整的三轴陀螺和三轴加速度计组成的 惯性感应系统，分别感应测量飞行器(舵机)的角速率和加速度；可编程数字 模拟芯片1为CY8C29466可编程数字模拟IC，利用PSoC Designer (TM) 5. 0元件 级设计软件和PSoC Express 3. 0 、 Express Pack 6a Archive系统级等设计 软件和仿真板，在CY8C29466可编程数字模拟IC中依次构建两路串联的PGA增 益放大器2和LPF低通滤波器3,两路的LPF低通滤波器3与多路转换器4串接， 多路转换器4的输出端与依次串接的ADC模数转换器5、抽样器6(Sinc2滤波器) 和M8C处理器7串联，在放大器2的信号输入端与M8C处理器7的一信号输出 端之间连接DAC数模转换器8构成负反馈回路，M8C处理器7另一输出端和舵机 执行机构控制器9连接，并在其该IC内部构建与上述模拟器件相配合其他外围 模拟器件，同时设置上述可编程数字模拟芯片1所构建的模拟器件的参数；MEMS 陀螺芯片10与放大器2之间经隔直电容11耦合连接，组成本技术。本实 用新型安装在舵机(无人飞行器)上，其工作原理是ADIS16355惯性测量IC 中的三轴微机械电子角数率传感器和三轴微机械电子加速度传感器的输出的角 速率和加速度信号经隔直电容11器进入CY8C29466可编程数字模拟IC的PGA 可编程增益放大将信号放大，经LPF低通滤波器3滤除低频干扰信号，多路转换 器4分时轮流将两路信号送入ADC模数转换器5，其输出经Sinc2滤波器抽取有 用信号送到M8C处理器7，输出两路信号，其中一路经DAC数模转换器8及反相 器及电阻反馈到CY8C29466可编程数字模拟IC的PGA可编程增益放大器2的输 入端构成一个负反馈，该负反馈回路对本传感器系统起到信号校正的稳定作用， M8C处理器7的另一路输出信号送到执行机构控制器9即舵机执行机构控制器9,对舵机的飞行姿势的偏差进行实际修正。权利要求1.一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪，其特征在于在可编程数字模拟芯片中依次构建两路串联的放大器和低通滤波器，两路的低通滤波器与多路转换器串接，多路转换器的输出端与依次串接的模数转换器、抽样器和M8C处理器串联，在放大器的信号输入端与M8C处理器的一信号输出端之间连接数模转换器构成负反馈回路，M8C处理器另一输出端和舵机执行机构控制器连接；MEMS陀螺芯片与放大器之间经隔直电容耦合连接。2. 根据权利要求1所述的一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪，其特征在于 所述的放大器为PGA增益放大器，抽样器为数字Sinc2数字滤波器。3. 根据权利要求1所述的一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪，其特征在于 所述的MEMS陀螺芯片为ADIS16355惯性测量IC，可编程数字模拟芯片为 CY8C29466可编程数字模拟IC。专利摘要一种具有可编程片上系统的MEMS陀螺仪，在可编程数字模拟芯片中依次构建两路串联的放大器和低通滤波器，低通滤波器与多路转换器串接，多路转换器与依次串接的模数转换器、抽样器和M8C处理器串联，放大器的输入端与M8C处理器的一输出端间连接数模转换器构成负反馈回路，M8C处理器另一输出端和舵机执行机构控制器连接；MEMS陀螺芯片与放大器之间经隔直电容耦合连接；MEMS陀螺芯片测出角速率和加速度信号确定X、Y轴方向“偏差”大小，经模拟芯片处理并校正信号以动态改变舵机飞行姿态；芯片可精确测量角速度信号，模拟芯片替换采用传统的复杂模拟电路，使本技术体积和重量大大减小，测量精度和数据传送更安全可靠，利于在无人飞行器上推广应用。文档编号G01C19/00GK201311294SQ20082022446公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日专利技术者赵剑青, 马德林 申请人:赵剑青;马德林本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可编程片上系统的ＭＥＭＳ陀螺仪，其特征在于：在可编程数字模拟芯片中依次构建两路串联的放大器和低通滤波器，两路的低通滤波器与多路转换器串接，多路转换器的输出端与依次串接的模数转换器、抽样器和Ｍ８Ｃ处理器串联，在放大器的信号输入端与Ｍ８Ｃ处理器的一信号输出端之间连接数模转换器构成负反馈回路，Ｍ８Ｃ处理器另一输出端和舵机执行机构控制器连接；ＭＥＭＳ陀螺芯片与放大器之间经隔直电容耦合连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑青，马德林，
申请(专利权)人：赵剑青，马德林，
类型：实用新型
国别省市：92[中国|厦门]