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不斷升級的傳感器設(shè)備和基于RX23E-A的測力傳感器

發(fā)布時間:2022-04-11 來源:瑞薩電子 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】當下,隨著數(shù)字化的發(fā)展,傳感器設(shè)備的升級也取得了巨大進展。十多年前,全模擬傳感器設(shè)備仍然是主流。要實現(xiàn)高精度的傳感,必須進行線性化校正與溫度補償?shù)裙ぷ?,但在全模擬配置中進行上述校正和補償是一項艱巨的任務(wù)。


然而,隨著MCU和ADC的普及,一種可通過數(shù)字信號處理方便地進行線性化校正與溫度補償?shù)母呔葌鞲衅髟O(shè)備問世了。


近幾年,傳感器設(shè)備更是不斷發(fā)展,已經(jīng)能夠在一個傳感器設(shè)備上安裝多個傳感器,信號處理也變得越來越復(fù)雜。


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圖1 全模擬配置的傳感器設(shè)備


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圖2 使用ADC和MCU的傳感器設(shè)備


在這些不斷進化的傳感器設(shè)備中,瑞薩近年來比較關(guān)注的是力傳感器。例如,力傳感器可以安裝在機械臂前端,用于測量載荷和扭矩。如下圖所示,結(jié)構(gòu)體上安裝有應(yīng)變傳感器。結(jié)構(gòu)體受力時,應(yīng)變傳感器將被拉伸或壓縮。通過測量其拉伸或壓縮量進而可測量出載荷和扭矩。


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圖3 六軸力傳感器的結(jié)構(gòu)


六軸力傳感器總共安裝有6個應(yīng)變傳感器,X/Y/Z這3個軸的載荷和各軸的扭矩匯總計算后即可獲得6個軸的測量結(jié)果。載荷F和扭矩T根據(jù)應(yīng)變S按如下行列式計算。


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為了快速準確地控制機械臂,需要力傳感器實現(xiàn)快速精準的應(yīng)變傳感器測量和矩陣運算。此外,關(guān)鍵是基板面積需要控制在可安裝在機械臂頂端上的尺寸范圍內(nèi)。


要應(yīng)對這些課題,RX23E-A或許是最佳的選擇。RX23E-A是一款單芯片MCU產(chǎn)品,其內(nèi)部搭載了可實現(xiàn)低噪聲/低漂移的AFE以及具有出色的DSP/FPU運算能力的RXv2內(nèi)核,并專門針對力傳感器進行了配置。本次發(fā)布的應(yīng)用指南總結(jié)了基于RX23E-A的六軸力傳感器測量實例,下面對其結(jié)果進行介紹。


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圖4 基于RSSK-RX23E-A評估板的六軸測力系統(tǒng)


測力誤差在±0.25%滿量程以內(nèi),扭矩測量誤差在±1%以內(nèi),因此可以確認本次所使用的力傳感器能夠在規(guī)格范圍內(nèi)進行測量。


表1 規(guī)格和評測結(jié)果

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圖5 非線性誤差評測結(jié)果


評估版


本次評測使用瑞薩的Renesas Solution Starter Kit(RSSK-RX23E-A)評估板進行。用戶可以將配套的樣例程序?qū)懭隦SSK,進行力傳感器測量。還可以利用RSSK配套的PC工具,實時查看力傳感器的測量結(jié)果。


原創(chuàng):KeisukeMatsumoto,來源:瑞薩電子



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