La rivelazione dei movimenti è una delle tecnologie elettroniche oggi più diffuse e diversificate in una gran varietà di applicazioni come il rilevamento delle intrusioni, il comando dei videogame, il conteggio dei pezzi nelle catene di montaggio, la misura dell’efficacia dei gesti atletici degli sportivi, la sorveglianza degli animali, la rivelazione dei micro cedimenti negli edifici storici, il riconoscimento dei rischi di frane o valanghe e il monitoraggio delle correnti sottomarine, senza contare le soluzioni più innovative come la lettura labiale del parlato o il riconoscimento gestuale dell’espressione del viso e dei movimenti inconsapevoli delle persone, sia per motivi di sicurezza sia per ragioni medicali.
Fig. 1 – Il nuovo Microchip Motion Module MM7150 unisce nello stesso silicio un coprocessore Microchip SSC7150, un accelerometro/magnetometro Bosch BMC150 e un giroscopio Bosch BMG160
Ciò che sta cambiando negli ultimi anni sono le dimensioni di questi preziosi sistemi diventati ormai sufficientemente piccoli per essere tranquillamente indossati, oppure fatti indossare agli animali o comunque facilmente installabili in postazioni capaci di autoalimentarsi e dotate di front-end wireless per l’invio dei dati misurati a distanza.
Inevitabilmente, la compattezza ne fa dei protagonisti ideali per le prossime applicazioni di Internet-of-Things anche perché oltre ai movimenti questi sensori sono oggi in grado di rivelare parecchie altre informazioni. Microchip ha presentato un innovativo modulo sensore di posizione e movimenti, accelerometro e giroscopio.
Tutto con una sola I2C
Il nuovo Microchip Motion Module MM7150 unisce nello stesso silicio un coprocessore Microchip SSC7150 con architettura a 32 bit, un compasso digitale a 6 assi Bosch BMC150, definito come Geomagnetic Sensor/Accelerometer perché funziona come accelerometro a 3 assi e magnetometro a 3 assi e, infine, c’è a bordo anche un giroscopio a 3 assi Bosch BMG160. MM7150 è quindi un sensore di posizione e movimento a 9 assi con le funzioni di magnetometro, accelerometro, inclinometro e giroscopio che può essere interamente configurato attraverso il bus d’interfaccia I2C con velocità di 400 kHz.
Fig. 2 – MM7150 misura posizioni, movimenti e angoli su 9 assi in soli 17×17 mm e può essere alimentato con una pila al litio da 3V, con un mini pannello fotovoltaico oppure con una soluzione di Energy Harvesting
In effetti, il modulo viene fornito già pre-calibrato con algoritmi di filtraggio e compensazione segnali tipici per le applicazioni più diffuse, ma tramite l’I2C questi programmi possono essere modificati e adattati alle applicazioni e al microprocessore o microcontrollore principale che generalmente governa ciascuna applicazione.
Tramite l’I2C non transitano solo i parametri di configurazione ma sono trasferiti anche i dati misurati dai sensori già pre-condizionati dall’SSC7150 che corregge gli offset allineando le forme d’onda dei simboli per adattarle all’uso diretto da parte delle MPU o MCU. Ogni qualvolta cambia l’energia dei segnali misurati, il coprocessore attiva una procedura di auto calibrazione che riequilibra la sensibilità di misura.
Prestazioni elevate alla portata di tutti
MM7150 è realizzato su una schedina di 17×17 mm dove i componenti sono montati apposta solo da un lato per semplificarne l’installazione in tutti i sistemi applicati e per agevolarne la saldatura sulle schede madri. Il consumo è molto basso e contenuto in 13,25 mA in piena operatività mentre scende a 70 µA in modalità Deep Sleep.
Fig. 3 – La scheda di sviluppo MM7150 PICtail Plus Daughter Board può essere usata anche insieme alla più completa piattaforma Microchip Explorer 16 Development Board
Si può comodamente alimentare a 3V anche con una comune pila al litio ricaricabile o usa e getta, ma è consigliabile affiancarvi una mini cella fotovoltaica oppure un dispositivo di Energy Harvesting che si accontenta di catturare e riutilizzare l’energia diffusa nell’ambiente. Se accompagnato da una soluzione di alimentazione locale e da un ricetrasmettitore wireless, il modulo si presta alla realizzazione di punti di monitoraggio compatti, completi, economici e capaci di garantire un funzionamento affidabile e di qualità.
Le prestazioni dei sensori integrati in questo modulo dal prezzo competitivo sono adatte anche alle applicazioni più impegnative: l’accelerometro ha un range di misura di ±2G con risoluzione di 0,98 mG e accuratezza di ±40 mG; il magnetometro misura ±1300 µT sugli assi X e Y e ±2500 µT sull’asse Z con risoluzione di 0,3 µT e accuratezza di ±3°; il compasso digitale rivela gli angoli da 0° a 360° con risoluzione di 1° e accuratezza di ±10°; il range del giroscopio è di ±2000 °/s con risoluzione di 0,061 °/s e accuratezza di ±5 °/s, mentre l’inclinometro è sensibile da -180° a +180° con risoluzione di 1° e accuratezza di ±5°.
Per realizzare rapidamente ogni sorta di applicazioni per l’automazione industriale e per l’elettronica consumer, automotive e medicale Microchip ha messo a punto la scheda di sviluppo compatta ed economica MM7150 PICtail Plus Daughter Board con le API per l’integrazione operativa dell’SSC7150 con tutte le MPU e MCU più diffuse e con un connettore fatto apposta per utilizzarla anche montata sulla più completa piattaforma Explorer 16 Development Board, la quale è dotata anche di IDE MPlab, Programmer, Debugger e Compiler per lo sviluppo dei programmi in linguaggio C.