挪威STIM300惯性测量组合的中文手册_datasheet stim300.pdf

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.83M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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6 轴在同一封装中提供 1 产品特点微型封装低噪声低偏置不稳定在震动和冲击环境性能优良 o 电子校准轴对齐基于 SENSONOR ButterflyGyroTM 陀螺 o 单晶硅技术 o 没有内在的磨损的影响高稳定的加速度计和倾角计具备独立“AUX”输入的 24 位 ADC（模数转换器）磁场不敏感完全的EMI（电磁干扰）兼容数字接口，RS422 完全可配置的连续自我诊断 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 g0 =9.80665m/s2（标准重力） 4.2 缩略语中文解释 BCD 码最佳直线级联积分梳状滤波器回车满量程换行低通滤波器被定义最低有效字节最高有效字节最低有效位有效时间全称 Binary Coded Decimal Best Straight Line Cascaded Integrator-Comb filter Carriage Return Full-Scale Line Feed Low-Pass filter to be defined Least Significant Byte Most Significant Byte Least significant bit Time of Validity 表 4-1：缩略语缩略语 BCD BSL CIC-filter CR FS LF LP filter tbd LSB MSB lsb TOV 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 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 额定值 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 注释 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 Parameter Conditions Min Nom Max Unit Note INPUT RANGE, ANGULAR RATE INPUT RANGE, ACCELERATION INPUT RANGE, INCLINATION POWER SUPPLY OPERATING TEMPERATURE 注 1：其他适用范围，参见表 6-4 注 1。 ±400 ±10 ±1.7 4.5 5.0 5.5 -40 +85 °/s g g V °C 1 2,3 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 Parameter Conditions Min Nom Max Unit Note Line termination = ON Line termination = OFF “high” “low” “high” “low” Measyrement.unit: angular rate incremental angle average rate integrated angle POWER CONSUMPTION Power consumption TIMING Start-up time after Power-On Time to transmit after Reset Time to valid data RS422 Bit-Rate RS422 Bit-Rate Accuracy RS422 PROTOCOL Start Bit Data Length Parity Stop Bits RS422 LINE TERMINATION Input resistance Input resistance RESET(NRST PIN) Logic levels Minimum hold time for reset Pull-Up Resistor EXTERNAL TRIGGER (ExtTrig PIN) Logic levels Trigger Time between triggers Minimum trigger,text_hi Minimum “low” time after trigger,text_lo Delay from external trigger to start of transmission,text_dl Pull-Up Resistor Latency before “high” time 1.5 2 1 1 5 ref.Table 6-8 1 8 NONE 1 120 48 125 2.3 1 80 100 2.3 ±1 0.6 0.6 Negative transition 65 0.5 65 0.5 65 0.5 0.5 8 50 50 40 50 86 1000 W s s s % bit bits bit Ω kΩ V V μs kΩ V V ms ms ms ms ns ns μs kΩ μs 1 2 3 4 5 5 6 6 6,7 6,8 9 9 9

50 100 500V 50 80 Open draim 10 Active “low” 0.5 6 from TOV active(to start of 10 10 10 kΩ mA μs μs μs MΩ TIME OF VALIDITY(TOV PIN) Outpu configuration Internal Pull-Up Resistor to Vsup Sink capability TOV acctieve level Minimum time of TOV,ttov_min Delay from internal time-tick to TOV active,ttov_dl Delay transmission,ttx_dl CHASSIS Isolation resistance chassis to GND(pin 15) 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 Parameter 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 Conditions Min Nom Max Unit ±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 1.5 3.0 6.0 12 24 2000 -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/g2 mrad rms Not e 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 + ttov_dl + ttx_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。

注 6：依据静态温度下残差计算的均方根值超过了温度范围内。注 7：依据残差计算的均方根值超出了两个温度循环周期，见图 6-7。注 8：当线性加速度施加在 X 方向时，是最小的，见图 7-3 注 9：参考图 6-2 中轴线对准中的参考点定义图 6-1：陀螺仪在 5g 均方根时的垂直冗馀核对 (vertical redundancy check) 图 6-2：轴校准中的参考点

Min Nom Max Unit ±10 24 1.9 ±300 100 90 214 Conditions ±10g LP-filter -3dB = 262Hz LP-filter -3dB = 262Hz LP-filter -3dB = 131Hz LP-filter -3dB = 66Hz LP-filter -3dB = 33Hz LP-filter -3dB = 16Hz ΔT ≤ ±1°C/min Allan Variance @25°C Allan Variance @25°C 表 6-4：功能说明，加速度计 Parameter ACCELEROMETER Full Scale(FS) Resolution Scale Factor Accuracy Non-Linearity Bandwidth(-3dB) Sample Rate Group Delay Bias switch on/off repeatability Bias error over temperature Bias Instability Velocity Random Walk Vibration Rectification oefficient Misalignment 注 1：其他可能的测量范围（±2g，±5g，±30g，±100g）。注 2：超过指定范围最佳直线（BSL）最大偏离。注 3：其他的值可以被配置，见表 6 和第 6.1.2.3 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 + ttov_dl + ttx_dl 注 6：±10g 范围内有效。其他范围的说明参见其他规格说明。注 7：参考图 6-2 中轴线对准中参考点的定义。 g bits μg ppm ppm Hz samples/s ms ms ms ms ms mg mg rms mg m/s/√hr mg/g2 rms mrad -0.75 0 +0.75 ±2 6.5 8.0 11 17 29 0.05 0.06 1 2000 Ref.Figure 6-3 Note 1 2 3 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 图 6-3：10g 加速度计在 10G 有效值的 VRC

15 17 20 26 38 ±2 0.06 0.08 1 -0.75 0 +0.75 ±1.7 24 0.2 ±500 500 17 Min Nom Max Unit g bits μg ppm ppm Hz samples/s ms ms ms ms ms mg mg rms mg m/s/√hr mrad Conditions ±1g ±1g LP-filter -3dB = 262Hz LP-filter -3dB = 131Hz LP-filter -3dB = 66Hz LP-filter -3dB = 33Hz LP-filter -3dB = 16Hz ΔT ≤ ±1°C/min Allan Variance @25°C Allan Variance @25°C 表 6-5：功能说明，测斜仪 Parameter INCLINOMETER Full Scale(FS) Resolution Scale Factor Accuracy Non-Linearity Bandwidth(-3dB) Sample Rate Group Delay Bias switch on/off repeatability Bias error over temperature Bias Instability Velocity Random Walk Misalignment 注 1：超过指定范围最佳直线（BSL）最大偏离. 注 2：其他的值可以被配置，见表 6 和第 6.1.3.3 节。注 3：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 4：Total delay to start of datagram transmission = group delay + 0.5ms + ttov_dl + ttx_dl 注 5：在 0g 时。由所选的技术给定的±1G 范围内倾角传感器速度随机游走通常增加 15％注 6：参考文献图 6-2 中轴线对准的参考点定义表 6-6：功能说明，AUX 输入 Conditions Parameter Full Scale(FS) Resolution @25°C Gain error Gain drift Non-Linearity Bandwidth(-3dB) Sample Rate LP-filter -3dB = 262Hz Group Delay LP-filter -3dB = 131Hz LP-filter -3dB = 66Hz LP-filter -3dB = 33Hz LP-filter -3dB = 16Hz @25°C Offset error Offset drift Noise Input impendance V bits μV % ppm/°C ppm Hz samples/s ms ms ms ms ms mV μV/°C μV rms ±2.5 24 0.3 ±0.1 1.3 500 262 Min Nom Max Unit 6.1 7.6 11 17 29 ±0.75 ±2.8 8 Ref.Figure 6-4 Note 1 2 3 4 4 4 4 4 5 6 Note 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 2 2000 2000 注 1： Full-scale input voltage (FS): VIN = (AUX+)–(AUX-) 注 2：增益和偏移误差可以通过改变校正系数进行校正，参考 8.4 和 10.10 节。注 3：超过指定范围最佳直线（BSL）最大偏离。注 4：其他的值可以被配置，见表 6 和第 6.1.4.1 节。注 5：其他值可以配置，参见表 6-8。采样率与陀螺仪，加速度计，测斜仪，AUX 和温度相同。注 6：Total delay to start of datagram transmission = group delay + 0.5ms + ttov_dl + ttx_dl 。

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