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1 产品特点
z 微型封装
z 低噪声
z 低偏置不稳定
z 在震动和冲击环境性能优良
z 6 轴在同一封装中提供
o 电子校准轴对齐
z 基于 SENSONOR ButterflyGyro
TM
陀螺
o 单晶硅技术
o 没有内在的磨损的影响
z 高稳定的加速度计和倾角计
z 具备独立“AUX”输入的 24 位 ADC(模数转换器)
z 磁场不敏感
z 完全的EMI(电磁干扰)兼容
z 数字接口,RS422
z 完全可配置的
z 连续自我诊断
2 概述
STIM300 是一个 IMU 装置,由在
一个微型封装中的 3 个高精度 MEMS
陀螺仪,3 个高稳定性的加速度计和
3 个高稳定性的测斜仪组成。每个轴
都进行了偏差,灵敏度的工厂校准,
并且补偿温度的影响以保证在-40°
C 到+85°C 温度范围内,提供高精度
测量。装置运行由+5 V 电源供电。
STIM300 通过一个标准的高层次
的 RS422接口通信。一个 32位的RISC
的 ARM 微控制器的使用提供了在配
置的灵活性,如输出单元,采样率,
低通滤波器的-3dB 频率和 RS422 的
比特率和参数的选择。订货或者装配
时,所有的配置参数可由用户来定
义。
当 STIM300 通电时,它会执行一
个内部系统检查并且同步传感器通
道。作为一个完整的上电顺序的确
认,它会提供特殊的数据报,包含部
件号,序列号和配置数据。STIM300
将自动继续提供测量数据。连接电
源,STIM300 通过 RS422 接口提供精
确的测量。 图 2-1:STIM300 功能框图
测量数据作为一个固定格式(数据报)的数据包与同步信号一起传输,传输的时间间隔由采样率决定。
为了有一个高效的数据传输,数据报是二进制编码的格式。除了测量数据本身,数据报中包含一个标识符,
状态字节和一个 32 位的 CRC(循环冗余校验),在传输中提供高程度的故障检测。状态字节将标记系统中
的任何检测到的错误。STIM300 也可以被配置为只有当一个单独的数字信号(ExtTrig)输入触发时,才进
行传输数据。
更高级的用户,陀螺仪可以工作在服务模式。在这种模式下的所有配置参数可以通过覆盖当前设置过
渡性或永久性存储在闪存器中。在服务模式下的命令和响应是人可读的格式(ASCII),以便能够在典型产
品集成中使用终端软件。服务模式也提供了执行单次测量、执行诊断、并在状态字节中获取更多错误报告
细节的能力。
3 目录
1 产品特点 ............................................................................... 1
2 概述 ................................................................................... 1
3 目录 ................................................................................... 2
4.1 定义 ............................................................................. 3
4.2 缩略语 ........................................................................... 3
5 绝对最大额定值 ......................................................................... 3
6 规格 ................................................................................... 4
6.1 典型性能特性 ..................................................................... 9
6.1.1 陀螺仪特性 ................................................................ 9
6.1.2 加速度计特点 ............................................................. 13
6.1.3 测斜仪特性 ............................................................... 16
6.1.4 AUX 特性 .................................................................. 19
6.2 配置参数 ........................................................................ 21
6.3 数据包规格 ...................................................................... 22
6.3.1 零件编号数据报 ........................................................... 22
6.3.2 序列号数据报 ............................................................. 23
6.3.3 配置数据报 ............................................................... 24
6.3.4 标准模式下数据包 ......................................................... 27
6.3.5 循环冗余校验(CRC) ...................................................... 28
6.4 状态字节 ........................................................................ 29
7 机械 .................................................................................. 30
7.1 机械尺寸 ........................................................................ 30
7.2 管脚配置 ........................................................................ 31
7.3 轴的定义 ........................................................................ 31
8.1 复位 ............................................................................ 32
8.2 外部触发 ........................................................................ 32
8.3 有效时间(TOV) ................................................................. 33
8.4 辅助输入 ........................................................................ 34
8.5 操作模式 ...............................................................
......... 34
8.5.1 初始化模式 ............................................................... 35
8.5.2 标准模式 ................................................................. 35
8.5.3 服务模式 ................................................................. 42
9 标准模式下的命令 ...................................................................... 43
9.1 N (PART NUMBER DATAGRAM) 命令 ................................................... 43
9.2 I (SERIAL NUMBER DATAGRAM) 命令 ................................................. 43
9.3 C (CONFIGURATION DATAGRAM) 命令 ................................................. 43
9.4 R (RESET) 命令 .................................................................. 44
9.5 服务模式命令 .................................................................... 44
10 在服务模式下的命令 ................................................................... 46
10.1 i (INFORMATION) 命令 .......................................................... 47
10.2 a (SINGLE-SHOT MEASUREMENT) 命令 ............................................... 52
10.3 c (DIAGNOSTIC) 命令 ........................................................... 54
10.4 d (DATAGRAM FORMAT) 命令 ....................................................... 56
10.5 t (TRANSMISSION PARAMETERS) 命令 ............................................... 58
10.5.1 用户定义比特率 .......................................................... 58
10.6 r (LINE TERMINATION) 命令 ...................................................... 60
10.7 u (OUTPUT UNIT) 命令 ........................................................... 61
10.8 f (LP FILTER -3dB FREQUENCY) 命令 .............................................. 62
10.9 m (SAMPLE RATE) 命令 ........................................................... 64
10.10 k (AUX COMP) 命令 ............................................................. 65
10.11 g (GYRO G-COMP) 命令 .......................................................... 66
10.12 s (SAVE) 命令 ................................................................. 69
10.13 x (EXIT) 命令 ................................................................. 70
10.14 z (RESTORE TO FACTORY SETTINGS) 命令 .......................................... 72
10.15 ? (HELP) 命令 ................................................................. 73
11 标识 ................................................................................. 78
12 配置/订购信息 ........................................................................ 79
4 文件定义和缩写
4.1 定义
g
0
=9.80665m/s
2
(标准重力)
4.2 缩略语
表 4-1:缩略语
缩略语 全称 中文解释
BCD Binary Coded Decimal BCD 码
BSL Best Straight Line 最佳直线
CIC-filter Cascaded Integrator-Comb filter 级联积分梳状滤波器
CR Carriage Return 回车
FS Full-Scale 满量程
LF Line Feed 换行
LP filter Low-Pass filter 低通滤波器
tbd to be defined 被定义
LSB Least Significant Byte 最低有效字节
MSB Most Significant Byte 最高有效字节
lsb Least significant bit 最低有效位
TOV Time of Validity 有效时间
5 绝对最大额定值
超出表 5-1 中列出的应力,可能会造成永久性的设备损坏。
长时间暴露于任何绝对最大额定值条件下,可能会影响器件的可靠性和寿命。
表 5-1:绝对最大额定值
参数 额定值 注释
Mechanical shock
ESD human body model
Storage temperature
VSUP to GND
RxD+ or RxD- to GND
RxD+ to RxD-
TxD+ or TxD- to GND
ExtTrig to GND
TOV to GND
NRST to GND
AUX+ to AUX-
AUX+ or AUX- to GND
Chassis to GND
Helium sensitivity
1500g/0.5ms half-sine
±2kV
-55°C to +90°C
-0.5 to +7V
-0.3V to +7V
±6V
-8V to +8V
-0.3V to +7V
-0.3V to +7V
-0.3V to +7V
±6.5V
±6.5V
500V
Any direction. Ref: MIL STD-883G
Ref: JEDEC/ESDA JS-001
Up to 1000 hours
with 120Ω Line Termination = ON
Not to be exposed to helium concentrations higher than those
normally found in the atmosphere
6 规格
表 6-1:工作条件
Paramete
r
Conditions Min Nom Max Unit Note
INPUT RANGE, ANGULAR RATE ±400 °/s
INPUT RANGE, ACCELERATION ±10 g 1
INPUT RANGE, INCLINATION ±1.7 g
POWER SUPPLY 4.5 5.0 5.5 V 2,3
OPERATING TEMPERATURE -40 +85 °C
注 1:其他适用范围,参见表 6-4 注 1。
注 2:电源电压高于 5.85V(标称值)时,内部电压保护电路将切断电源,设备将进入复位状态,直到
电压满足操作条件。
注 3:电源电压低于 4.05V(标称值)时,设备将进入复位状态,直到电压恢复到操作条件范围内。由
于复位与正常操作相比,功耗要低得多,电源和 STIM300 之间的串联电阻可能会增强装置的输入电压
的振荡。
表 6-2:功能说明,综合
Paramete
r
Conditions Min Nom Max Unit Note
POWER CONSUMPTION
Power consumption
1.5 2
W
TIMING
Start-up time after Power-On
Time to transmit after Reset
Time to valid data
RS422 Bit-Rate
RS422 Bit-Rate Accuracy
1
1
5
ref.Table 6-8
±1
s
s
s
%
1
2
3
4
RS422 PROTOCOL
Start Bit
Data Length
Parity
Stop Bits
1
8
NONE
1
bit
bits
bit
5
5
RS422 LINE TERMINATION
Input resistance
Input resistance
Line termination = ON
Line termination = OFF
120
48 125
Ω
kΩ
RESET(NRST PIN)
Logic levels
Minimum hold time for reset
Pull-Up Resistor
“high”
“low”
2.3
0.6
1
80 100
V
V
μs
kΩ
EXTERNAL TRIGGER (ExtTrig PIN)
Logic levels
Trigger
Time between triggers
Minimum “high” time before
trigger,t
ext_hi
Minimum “low” time after trigger,t
ext_lo
Delay from external trigger to start of
transmission,t
ext_dl
Pull-Up Resistor
Latency
“high”
“low”
Measyrement.unit:
angular rate
incremental angle
average rate
integrated angle
2.3
0.6
Negative transition
0.5 65
0.5 65
0.5 65 0.5
8
50
50
86
40 50
1000
V
V
ms
ms
ms
ms
ns
ns
μs
kΩ
μs
6
6
6,7
6,8
9
9
9
TIME OF VALIDITY(TOV PIN)
Outpu configuration
Internal Pull-Up Resistor to Vsup Sink
capability
TOV acctieve level
Minimum time of TOV,t
tov_min
Delay from internal time-tick to TOV
active,t
tov_dl
Delay from TOV active(to start of
transmission,t
tx_dl
Open draim
10
50
Active “low”
50
0.5 6
80
kΩ
mA
μs
μs
μs
10
10
10
CHASSIS
Isolation resistance chassis to GND(pin
15)
500V
100
MΩ
注 1:计时从电源上电到数据报开始传输(与零件号数据报同时开始)。
注 2:计时从复位释放到数据报开始传输(与零件号数据报同时开始)。
注 3:计时从电源上电或复位启动位的重置开始(状态字节中第 6 位,参考表 6-16)。
这一时期的输出数据应被视为无效的。
注 4:如果一个由用户定义的大于 1.5Mbit/ s 的比特率被使用,误差可能会超过规定值,原因在于比特率
的分辨率,参考第 10.5.1 节。
注 5:其他的值可以被配置,见表 6。
注 6:如果触发间隔时间较长,触发延迟将延期。采样计数器将延迟 127ms 后运行。
注 7:如果触发之间的间隔较长,也会降低平均速率的准确性。加速度计和倾角传感器输出与此相似。
注 8:如果触发之间的间隔较长,集成的角度可能已经旋转了几周,因此从上一个样本的角度的变化将是
不能计算的。加速度计和倾角传感器输出与此相似。
注 9:定义,参考图 8-3。
注 10:定义,参考图 8-4 和图 8-5。
表 6-3:功能说明,陀螺仪
Paramete
r
Conditions Min Nom Max Unit Not
e
GYRO
Full Scale(FS)
Resolution
Scale Factor Accuracy
Non-Linearity
Bandwidth(-3dB)
Sample Rate
Group Delay
Bias Range
Bias error over temperature
Bias error over temperature gradients
Bias Instability
Angular Random Walk
Linear Acceleration Effect
Bias
Scale factor
Vibration Rectification Coefficient
Misalignment
±200°/s
±400°/s
LP-filter -3dB = 262Hz
LP-filter -3dB = 131Hz
LP-filter -3dB = 66Hz
LP-filter -3dB = 33Hz
LP-filter -3dB = 16Hz
Static temperatures
ΔT ≤ ±1°C/min
Allan Variance @25°C
Allan Variance @25°C
With g-compensation
No g-compensation
With g-compensation
No g-compensation
±400
24
0.22
±500
25
50
262
2000
1.5
3.0
6.0
12
24
-250 0 +250
5
10
0.5
0.15
1
15
30
400
Ref.Figure 6-1
1
°/s
Bits
°/h
ppm
ppm
ppm
Hz
samples/s
ms
ms
ms
ms
ms
°/h
°/h
°/h
°/h
°/√hr
°/h /g
°/h /g
ppm/g
ppm/g
°/h/g
2
rms
mrad
1
2
2
3
4
5
5
5
5
5
6
7
8
8
8
8
9
注 1:输出是单调的,将在±480°/ s 的饱和。
注 2:超过指定的范围最佳直线(BSL)最大偏离。
注 3:低通滤波器-3dB 频率可配置,参考表 6-8 和第 6.1.1.4 节。
注 4:其他的值可以被配置,见表 6。采样率和陀螺仪,加速度计,测斜仪,AUX 和温度相同。
注 5:Total delay to start of datagram transmission = group delay + 0.5ms + t
tov_dl
+ t
tx_dl
。
对于延时输出的输出单位,群延迟将增加 5ms,参考第 8.5.2.2.1 节。
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资源评论
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