飞思卡尔传感器让消费电子更小更省电

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 据统计,全世界半数左右的能源消耗在各种马达驱动的设备中,引擎作为这些设备的核心,在全球性节能环保的大趋势下,成为提升与改善能效最受关注的部分。现代的引擎再不是一个刻板的系统,而是能利用执行器与电机根据不同驾驶情况的需要够提供广泛的动态调整,进而优化引擎燃烧效率。改善驱动设备能效的关键是通过更出色的引擎控制提升引擎效率,半导体技术在其中扮演的角色不容忽视。

  电子技术出现在引擎管理是最近几十年里是引擎发展中最核心的主题,电子引擎控制的优势是省油、废气污染少、加速快和马力更大。如同减排制度一样,在20世纪80年代,燃油经济性和环境方面的问题掀起了为小轿车和卡车制造电子引擎控制系统的第一波浪潮,小型内燃机市场也将遇到同样的情况。

  随着电子技术的不断前进,电子系统改变了传统引擎的诸多观念,小型引擎市场正在从机械点火、化油器系统转向更加清洁高效的电子点火控制与电子燃油喷射(EFI)系统。电子引擎控制包括了进气系统、燃料系统、点火系统、计算机控制系统、故障诊断系统、引擎故障救援系统等复杂的电子单元。不过,引擎制造商现已能够减少组件数量,设计出能够精准控制引擎事件的更加小巧高效的引擎,从而提高可预测性、可靠性和燃油效率,帮助减少污染。一个典型的例子是,以往,传统的两冲程发动机中的30~40%的燃油没有燃烧就直接排放到废气中;通过电子燃油喷射可以减少大约75%的一氧化碳排放和大约90%的碳氢化物排放,与此同时,燃油使用也可以减少35%。节能减排的效果可以说是立竿见影。

  电控与引擎控制

  引擎控制模块(ECM,Engine Control Module) 是整个引擎系统的灵魂,控制整个引擎的运转。控制引擎系统需要许多感应器接收并传递引擎运转信息,控制引擎运转的信息很多,包括进气温度传感器、油门开度传感器、歧管压力传感器、水温传感器、曲轴角度传感器、爆震传感器、氧传感器等,传感器将搜集到的引擎各种状态信息送至ECU作运算,这些引擎运转信息经过运算后,会由ECU对各个执行器发出控制讯号来控制执行器的动作,最主要的目的就是要计算并控制引擎的最佳喷油量及点火时机,以实现引擎工作效率尽可能高,从而达到节能减排的作用。

  现代引擎控制系统需求量大,应用于各个领域,使用面广,随着城市交通问题和节能减排问题的深入,车辆小型化与自动化机械对小型化引擎的需求量不断提升,小型引擎需要比传统引擎更多的技术要求,包括效率,噪声,尺寸等。在电驱动设备一些固有问题(耐久性与易用性)依然无法解决,以及新的燃料系统正在逐渐引入的前提下,一些微型车辆或者小型车辆上的高效小引擎,依然具有广阔的市场空间。与此同时,工业自动化特别是一些现场应用的机动设备市场依然在不断成长,这部分对引擎控制系统的高效与小型化需求更为严格。面向21世纪,满足与地球环境共存、与小型引擎结合要求的"全优的引擎控制"将得到更加快速的发展,技术发展的势为:① 节能和智能化;② 微、轻、薄和高速化;③驱动、控制电路集成化和专用化;④ 低噪音、低振动、低干扰;⑤ 新结构、新原理产品开发。

 电子引擎控制系统是以微控制器、微处理器或者DSP/DSC产品为核心,这部分系统的改善,主要目的是通过分析传感器采集的数据,优化算法并有效控制引擎工作状态,进而能够提升引擎的工作效率,实现节能任务。MM912xP812是飞思卡尔面向摩托车及其他小引擎内燃机(单双缸)喷油电控开发的一款专用芯片,通过成熟的系统集成封装(SiP)技术,集成了主流汽车级16位微控制器S12P以及点火喷油控制芯片MC33812于一体。点火喷油控制芯片MC33812包含以下主要功能单元,他们是3个低边驱动,一个预驱动,5V电压调节器,看门狗电路,ISO9141 K线接口电路,MCU并行接口电路。低边驱动电路主要用来驱动喷油嘴,故障指示灯,继电器或者另外一个喷油嘴、油泵。而预驱动电路则可以用来驱动IGBT或者达林顿电路,进而驱动点火线圈。

 Xtrinsic六轴传感器--更快、更高集成度

  目前先进的移动操作系统要求使用先进的传感器技术来提供更准确的数据,也要求比以往更快的响应速度。2012年6月18日,圣安东尼奥(飞思卡尔技术论坛),飞思卡尔半导体公司推出一款Xtrinsic 6轴传感器,该产品在一个封装内融合了加速计、磁力计、具有高分辨率的运动传感和航向技术。

  Xtrinsic FXOS8700CQ传感器面向增强实境、游戏、导航和需要高度精确的定位数据的位置服务等移动应用,它的推出使业界一流的MMA845x加速计和MAG3110磁力计的产品系列向组合式传感器扩展,以3x3x1.2mm的小型封装,实现更低功耗和更丰富的嵌入式功能。

 Xtrinsic FXOS8700CQ 6轴传感器包含一个14位加速计和16位磁力计,以及一个高性能的ASIC。这种高性能的eCompass解决方案能够为大多数应用提供分辨率在0.1度、误差低于5度的航向精确度。6轴传感器有较大的动态变化幅度--正负1200μT,这样可以将其灵活地放置在印刷电路板的任何位置,印刷电路板含有扬声器和震动马达等永久磁铁。对于有硬铁磁场干扰的平台,FXOS8700CQ拥有嵌入式硬铁自校准功能,支持低功率硬铁偏移补偿。此外, FXOS8700CQ 与Xtrinsic eCompass和校准软件兼容,拥有全系列功率和性能,带有浮点和整数代码,支持Android®、Windows 8和其他操作系统。

  4平方毫米的加速计--只有更小

  2012年8月14日,飞思卡尔再一次补充完善Xtrinsic传感器产品线,在2x2 mm小型封装中新推出高性能、低功率的三轴加速计--引脚兼容型Xtrinsic MMA8652FC 12 位和 MMA8653FC 10 位加速计,与上一代产品相比,飞思卡尔新推出的三轴加速计将体积缩小了56%!

  Xtrinsic MMA8652FC和MMA8653FC是基于MEMS(微机电系统)的加速计,功能丰富,可支持图像稳定、点击控制、防盗、下跌和自由落体检测等系列功能。MMA865xFC加速计与飞思卡尔传感器工具箱开发工具结合,支持更简单、更高效的设计周期,帮助开发人员缩短面市时间和缩减成本。凭借MMA865xFC产品系列,系统设计者可以轻松地在其产品中集成方向检测等标准功能,以及电子罗盘(eCompass)和定位服务等更先进的应用。通过与主处理器结合,飞思卡尔MMA865xFC嵌入式加速计有助于做出与上下文环境传感有关的决策,能够非常精确地记录多种设备,如智能手机、遥控器、医疗活动监控设备等的移动。

  MMA865xFC加速计的灵敏度高达1mg/LSB,并且是在一个极广泛的范围(每秒1.5至800个样本)提供六个可由用户配置的采样率。加速计采用飞思卡尔MEMS变频器来改善空间效率,通过片上FIFO(先进/先出)存储缓冲器实现更智能的系统功率管理。当它与主处理器相结合,最高可将功耗降低96%甚至更多,具体取决于微控制器的情况和选定的输出数据速率。

  MMA865xFC 三轴加速计与飞思卡尔Xtrinsic电子罗盘和校准软件兼容,通过支持Android®、Windows 8和其他操作系统的浮点和整数代码实现整个范围的功率和性能。此外,它还兼容面向便携式设备的飞思卡尔 Xtrinsic 12轴传感器融合平台。

  电子产品的"感知"能力正以前所未有的速度被强化,让未来电子产品"感知"能力更强大,让这些强大的"感知"功能为人类提供更多、更好的服务,是大家共同的理想。飞思卡尔在这一领域的每一次前进,都在拉近我们与理想之间的距离,让我们憧憬更为美好的明天。

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