【導讀】當下，隨著(zhù)數字化的發(fā)展，傳感器設備的升級也取得了巨大進(jìn)展。十多年前，全模擬傳感器設備仍然是主流。要實(shí)現高精度的傳感，必須進(jìn)行線(xiàn)性化校正與溫度補償等工作，但在全模擬配置中進(jìn)行上述校正和補償是一項艱巨的任務(wù)。
然而，隨著(zhù)MCU和ADC的普及，一種可通過(guò)數字信號處理方便地進(jìn)行線(xiàn)性化校正與溫度補償的高精度傳感器設備問(wèn)世了。
近幾年，傳感器設備更是不斷發(fā)展，已經(jīng)能夠在一個(gè)傳感器設備上安裝多個(gè)傳感器，信號處理也變得越來(lái)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(jìn)化的傳感器設備中，瑞薩近年來(lái)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，結構體上安裝有應變傳感器。結構體受力時(shí)，應變傳感器將被拉伸或壓縮。通過(guò)測量其拉伸或壓縮量進(jìn)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(gè)應變傳感器，X/Y/Z這3個(gè)軸的載荷和各軸的扭矩匯總計算后即可獲得6個(gè)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(shí)現快速精準的應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。
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(chǎn)品，其內部搭載了可實(shí)現低噪聲/低漂移的AFE以及具有出色的DSP/FPU運算能力的RXv2內核，并專(zhuān)門(mén)針對力傳感器進(jìn)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(shí)例，下面對其結果進(jìn)行介紹。
圖4 基于RSSK-RX23E-A評估板的六軸測力系統
測力誤差在±0.25%滿(mǎn)量程以?xún)?，扭矩測量誤差在±1%以?xún)?，因此可以確認本次所使用的力傳感器能夠在規格范圍內進(jìn)行測量。
表1 規格和評測結果
圖5 非線(xiàn)性誤差評測結果
評估版
本次評測使用瑞薩的Renesas Solution Starter Kit（RSSK-RX23E-A）評估板進(jìn)行。用戶(hù)可以將配套的樣例程序寫(xiě)入RSSK，進(jìn)行力傳感器測量。還可以利用RSSK配套的PC工具，實(shí)時(shí)查看力傳感器的測量結果。
原創(chuàng )：KeisukeMatsumoto，來(lái)源：瑞薩電子
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