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可编程数字振动传感器ADIS16220简介

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ADIS16220 是一款数字振动传感器,集业界领先的MEMS 检测技术与信号处理、数据捕获、便捷的SPI(串行外设接口)端口于一体。它具有±70 g数字加速度计/振动检测,22 kHz传感器谐振带宽以及100.2 kSPS采样速率。
SPI兼容型串行接口利用SPI和数据缓冲结构,可以方便地访问宽带宽传感器数据。22 kHz传感器谐振和100.2 kSPS采样速率可针对大振动分析。
ADIS16220主要应用在冲击检测和事件捕获、状态监控、机械健康状况、仪器仪表诊断安全、关断检测安保检测、防窃电检测。

ADIS16220还提供数字温度传感器、数字电源测量和峰值输出捕获功能。ADIS16220采用9.2 mm × 9.2 mm × 3.9 mm LGA封装,符合
JEDEC J-STD-020标准的无铅焊接回流温度曲线要求,并具有−40°C至+125°C的宽工作温度范围。功能框图如下:

 

工作原理:

ADIS16220中的数字振动检测始于宽带宽MEMS加速度计内核,可提供将线性运动转换为电信号的传感器功能。下面的基本物理图显示了传感元件及其对线性加速度的响应。该元件利用固定框架和移动框架构成差分电容网络以响应线性加速度。微型弹簧将移动框连接到固定框架,并决定加速度和物理位移之间的关系。移动极板上的调制信号会通过各容性路径馈入固定框架极板和解调电路,从而生成与器件上加速运动成正比的电信号。

 

 

模拟加速度信号馈入模数转换器(ADC)级,接着后者将数字化的数据传递至控制器。控制器处理加速度数据,将其存储在捕获缓冲器中,并利用SPI/寄存器用户接口来管理其访问。下图是其与主机连接的原理图。

 

 

当电源电压达到3.15 V后,ADIS16220即会执行启动序列,将器件置于手动捕获模式。以下代码示例通过设置GLOB_CMD[11] = 1 (DIN = 0xBF08)启动手动数据捕获,并使用DIN = 0x1400读取加速度捕获缓冲器中的所有1024个样本。从第一个spi_reg_read取得的数据无效,因为此命令正在启动该过程。第二个spi_reg_read命令(嵌入式For循环内的第一次读取)生成第一个有效数据。此代码序列会生成类似于图12中所示的CS、SCLK和DIN信号。
spi_write(BF08h);
delay 30ms;
Data(0) = spi_reg_read(14h);
For n = 0 to 1023
Data(n) = spi_reg_read(14h);
n = n + 1;