不斷升級的傳感器設備和基于RX23E-A的測力傳感器

當下，隨著數(shù)字化的發(fā)展，傳感器設備的升級也也取得了巨大進展。

十多年前，全模擬傳感器設備仍然是主流。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)裙ぷ鳎谌M配置中進行上述校正和補償是一項艱巨的任務。

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備問世了。

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

圖1 全模擬配置的傳感器設備

圖2 使用ADC和MCU的傳感器設備

在這些不斷進化的傳感器設備中，瑞薩近年來比較關注的是力傳感器。例如，力傳感器可以是安裝在機械臂前端的用于測量載荷和扭矩的傳感器。如下圖所示，結構體上安裝有應變傳感器。結構體受力時，應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。

圖3 六軸力傳感器的結構

六軸力傳感器總共安裝有6個應變傳感器，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個軸的測量結果。載荷F和扭矩T根據應變S按如下行列式計算。

為了快速準確地控制機械臂，需要力傳感器實現(xiàn)快速精準的應變傳感器測量和矩陣運算。此外，關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。

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

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

表1 規(guī)格和評測結果

圖像

圖5 非線性誤差評測結果

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寫入RSSK，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果。

審核編輯：郭婷