“Kionix三轴加速度传感器的高级数据路径功能简介”

本篇文章1713字，读完约4分钟

/ h// S2/1 .前言

本APP指南旨在帮助开发者了解罗姆集团旗下的kionix企业的kx13x系列三轴加速度传感器中搭载的专有功能高级数据路径( adp )。 adp由客户可以定制的频率滤波器和提供所需带宽内加速度振幅的均方根( rms )计算机组成。 x、y、z轴的16位adp输出从专用的输出寄存器读取，存储在512字节的fifo缓存中，路由到唤醒和后睡眠引擎。 通过设定所需的阈值振幅和计数器值，可以对特定的动作、旋转或振动发生中断。 本文通过介绍两个简单的例子，直观地展示了这一新功能的特点。

高级数据路径( adp )的原理示意图

现实世界的加速度新闻(左)混合有不同的频率和振幅，kx13x的adp不仅可以捕捉到这些新闻，还可以输出指定频率范围内的加速度振幅) )右侧列举了各种情况的例子)。

/ h/2 .数据流

图2表示一般的数据流图。 该图顶部的第一个四边形表示数字加速度计之前传递的数据路径( conventional data path，cdp )。 cdp包括来自mems的模拟输入、负责信号放大的模拟前端( afe )、负责信号数字化的模数转换器) adc )、以及负责解决的数字信号解决) dsp )单元。 高级数据路径( ADP )包括一对高度可配置的数字滤波器，可用于低通和高通的组合，以及计算实时振幅的均方根( rms )计算器。 客户可以灵活地访问和配置adp筛选器。 该滤波器可以配置为butterworth、bessel、chebyshev滤波器，甚至是自定义滤波器。 adp的输出可以存储在专用的输出寄存器中，路由到内置的512字节fifo缓存中，也可以通过两种方法实现。 此外，adp输出还可以用作内置操作唤醒和后睡眠引擎的输入路径。 这些引擎可以构成阈值和灵活的计数器，从而进一步限定信号。 如果满足输入信号的判断标准，设备内的中断发生器会使主机发生物理中断，并设置对应的状态寄存器。 图2展示了检测到持续th时间的特定振动时发生中断的例子。

ADP数据流

/ h///s2/3.应用示例

3.1 .机械的健康状态

假设 fop为机械系统(如旋转电机)的工作频率，fe为系统的错误/故障模式频率(图3 )。 在本例中，fe低于fop，同时如图所示。 也就是说，由于主体松动，电机缓慢振动。 在传统的加速度传感器中，为了检测这种故障模式，需要用mcu/dsp进行频率分解。 另一方面，由于mcu/dsp持续工作，因此内存空之间的诉求增加，功耗变高。

另一方面，kx13x的adp只能通过加速度传感器检测到这一点。 另外，如果将adp数字滤波器设定为带通或低通滤波器，使之通过fe后取消fop，也可以使主体mcu发生中断。

正常系统动作和故障系统动作的频率分解

注意，在图4中，adp被配置为低通滤波器以去除fop，并且rms计算引擎被配置为获得所需故障模式信号的绝对值。 动作引擎的信号阈值(中间波形)用于限定事物。 最后，图底部的波形表示运动引擎生成的实际信号。 检测到故障时，ins3寄存器的wufs位被设定，外部中断端子(如果设定)产生中断信号。

adp将目标信号从原始加速度数据中分离出来，将振幅新闻传播给体育引擎

3.2.包络的分解

包络的分解是周期性振动故障检测的有效方法，如减摩轴承的故障等。 adp可用于生成加速度数据的包络线( * 1)。 包络线波形的快速傅里叶变换( fft )可以表示振动周期，这有助于识别系统中的缺陷部件。 在本例中，必须将adp滤波器配置为带通。 另外，包括振动频率和误差频率，排除直流噪声和高频噪声。

(*1)注: adp输出为伪包络，不是希尔伯特变换的结果。

轴承球体故障引起的周期性振动

包络波形可以存储在kx13x的512字节缓冲区中，也可以发送到主机解决方案进行fft分析。

采用原始加速度数据及其包络的fft

有关kx 13 xadp的详细新闻和使用方法，请咨询罗姆人销售代表。

/ h/4 .其他资源

kx13x系列页面

kionix /产品/ kx 132-1211

kionix /产品/ kx 134-1211

来源：企业之窗