Inclinômetro de 2 eixos de alta precisão incorpora núcleo de aprendizado de máquina

Um novo inclinômetro digital de 2 eixos de alta precisão e baixo consumo de energia da STMicroelectronics inclui um núcleo de aprendizado de máquina programável integrado para integrar algoritmos de IA no próprio sensor e reduzir o consumo de energia e reduzir a transferência de dados para a nuvem.

Considerando que muitos inclinômetros de alta precisão são dispositivos de eixo único, o novo acelerômetro IIS2ICLX de 2 eixos pode detectar a inclinação em relação a um plano horizontal ao longo de dois eixos (inclinação e rotação) ou, combinando os dois eixos, pode medir a inclinação com alta e precisão e resolução repetíveis com respeito a uma única direção do plano horizontal em uma faixa de ± 180 °. A saída digital simplifica o projeto do sistema e reduz o custo da lista de materiais (BOM), economizando conversão ou filtragem externa de digital para analógico.

Usando a tecnologia de acelerômetro MEMS, o inclinômetro IIS2ICLX tem uma escala completa selecionável de ± 0,5 / ± 1 / ± 2 / ± 3g e fornece saídas acima de um I ² Interface digital C ou SPI. A compensação incorporada mantém a estabilidade em relação à temperatura dentro de 0,075 mg / ° C, garantindo alta precisão e repetibilidade mesmo quando a temperatura ambiente sofre flutuações extremas. Sua densidade de ruído ultrabaixa de 15μg / √Hz permite detecção de inclinação de alta resolução, bem como detecção de vibração de baixo nível e baixa frequência, conforme exigido no monitoramento de integridade estrutural.

O elemento sensor é fabricado usando um processo de microusinagem dedicado desenvolvido pela STMicroelectronics para produzir sensores inerciais e atuadores em wafers de silício. A interface IC é fabricada usando um processo CMOS que permite um alto nível de integração para projetar um circuito dedicado que é ajustado para melhor corresponder às características do elemento de detecção.

A combinação de alta estabilidade e repetibilidade, alta precisão e alta resolução torna o inclinômetro particularmente adequado para aplicações industriais, como apontamento e monitoramento de antenas, nivelamento de plataformas, empilhadeiras e máquinas de construção, instrumentos de nivelamento, instalação e monitoramento de equipamentos e instalação e rastreamento solar para painéis solares, bem como aplicações da Indústria 4.0, como robôs e veículos autônomos guiados (AGVs).

No monitoramento de integridade estrutural, medir com precisão a inclinação e a vibração pode ajudar a avaliar a integridade de estruturas como torres altas e infraestrutura como pontes ou túneis. Os sensores de inclinação MEMS alimentados por bateria e acessíveis contendo o IIS2ICLX permitem que muito mais estruturas sejam monitoradas para segurança do que seria economicamente viável com o uso de tecnologias anteriores e mais caras.

Conexão de sensores externos e núcleo de aprendizado de máquina incorporado
O IIS2ICLX pode ser configurado para gerar sinais de interrupção ativados por padrões de movimento definidos pelo usuário. Sensores externos, como acelerômetros, giroscópios e sensores de pressão podem ser conectados a ele usando o recurso de hub do sensor. Esses dados podem ser usados ​​como entrada de até 16 programas na máquina de estado finito embutida, todos os 16 dos quais são independentes com cada um tendo sua área de memória dedicada e sendo executados de forma independente. Uma interrupção é gerada quando o estado final é alcançado ou quando algum comando específico é executado.

O inclinômetro também incorpora um núcleo dedicado para processamento de aprendizado de máquina que fornece flexibilidade ao sistema, permitindo que alguns algoritmos executados no processador do aplicativo sejam movidos para o sensor MEMS, permitindo uma redução no consumo de energia. A lógica principal do aprendizado de máquina fornece a capacidade de identificar se um padrão de dados (por exemplo, movimento, pressão, temperatura, dados magnéticos) corresponde a um conjunto de classes definido pelo usuário. Exemplos típicos de aplicações podem ser reconhecimento de vibração anômala, movimento complexo ou identificação de condição e detecção de atividade. O núcleo de aprendizado de máquina IIS2ICLX funciona em padrões de dados vindos do acelerômetro, mas também é possível conectar e processar dados de sensores externos (de um giroscópio ou inclinômetro / acelerômetro externo adicional, sensores de temperatura ou pressão) usando o recurso de hub do sensor. Os resultados do processamento do aprendizado de máquina estão disponíveis em registros de saída dedicados, que podem ser lidos pelo processador do aplicativo a qualquer momento.

Para desenvolver aplicativos usando o IIS2ICLX, o ST fornece bibliotecas de software específicas para dar suporte à calibração do sensor e ao cálculo em tempo real do ângulo de inclinação. Essas bibliotecas de software fazem parte do pacote de software de expansão X-CUBE-MEMS1 para STM32Cube.

O IIS2ICLX é alojado em um pacote LGA de cavidade de cerâmica de alto desempenho medindo 5 mm x 5 mm x 1,7 mm, com uma faixa de temperatura operacional de -40 ° C a + 105 ° C. Ele está disponível agora em quantidades de amostra.