Beschleunigungsmessung 3-Achsen-Gyroskop: kleiner als ein Streichholzkopf

Eine beeindruckende messtechnische Leistung liefert der 3-Achsen-Miniatur-Beschleunigungsmesser und Gyroskop BMI160 von Bosch Sensortec.

Bosch Sensortec bringt die - nach eigenen Angaben - weltweit kleinste und stromsparendste Sensoreinheit für die äußerst präzise Messung von 3-Achsen-Beschleunigung und Drehraten heraus.

Die neue Inertial Measurement Unit (IMU) BMI160 von Bosch Sensortec integriert einen innovativen 16 Bit 3-Achsen, Low-g-Beschleunigungssensor und ein Ultra-Low-Power 3-Achsen-Gyroskop (Drehratensensor) in einem Gehäuse. Das Produkt wurde eigens für hochgenaue 6- und 9-Achsen Always-On-Anwendungen in vielen Applikationen entwickelt. Der BMI160 ist in einem 14-poligen 2,5 × 3,0 × 0,8 mm-LGA-Gehäuse erhältlich. Wenn sich der Beschleunigungssensor und das Gyroskop in vollem Betriebsmodus befinden, beträgt der typische Stromverbrauch 950 µA – nur halb so viel wie bei traditionellen Sensoreinheiten dieser Klasse.
Der BMI160 erreicht eine präzise Synchronisierung der Sensordaten des inertialen Beschleunigungssensors und des Gyroskops mit extern zugeführten Daten z.B. eines geomagnetischen Sensors. Damit ist der BMI160 ideal für Anwendungen, die eine exakte 9-Achsen Sensordatenfusion mit kurzer Latzenzzeit und sehr niedriger Leistungsaufname benötigen.

Präzise Sensordatenfusion

Weitere Sensoren aus der Bosch Sensortec-Familie wie geomagnetische Sensoren (BMM-Serie) oder Drucksensoren (BMP-Serie), können über eine sekundäre Schnittstelle (als „I2C-Slaves“) an den BMI160 angeschlossen werden. Bei dieser Konfiguration steuert der BMI160 die Datenaufnahme des externen Sensors mit allen Sensordaten, die im eingebauten FIFO zwischengespeichert werden. Wird die sekundäre Schnittstelle als Hochgeschwindigkeits-SPI-Schnittstelle konfiguriert und an ein Kameramodul angeschlossen, unterstützt der BMI160 parallel auch die optische Bildstabilisierung.

Intelligentes Strommanagement und eingebaute FIFO

Eine zusätzliche Reduzierung des Stromverbrauchs kann mit Hilfe der eingebauten Power Management Unit (PMU) erreicht werden. Dazu überführt man das Gyroskop zeitweilig automatisch in den stromsparenden schnellen „Start-Up-Modus“. Aus diesem wird es mittels des „Any-Motion-Interrupt“ des Beschleunigungssensors wieder hochgefahren. Schließt man den BMI160 an einen geomagnetischen Sensor an, kann er das Auslesen der Sensordaten des Magnetometers ohne Mitwirkung eines Host-Prozessors starten, sodass der längere Schlafzyklus des Host-Controllers den Stromverbrauch auf Systemebene reduziert. Der eingebaute FIFO-Buffer unterstützt Low-Power-Stromanwendungen und verhindert Datenverlust in Nicht-Echtzeit-Systemen. Die FIFO-Architektur ermöglicht die dynamische Neuverteilung vom FIFO-Datenspeicher für Beschleunigungssensor, Gyroskop und externe Sensoren.

Der BMI160 ist mit einer On-Chip-Interrupt-Engine ausgerüstet, die eine bewegungsbasierte Gestenerkennung und Kontextsensitivität mit geringem Stromverbrauch möglich macht. Unter den stromsparenden Interrupt-Funktionen finden sich Any-Or-No-Motion-Erkennung, Abtastung mittels Tippen oder Doppeltippen (Tap/Double Tap), Orientierungserkennung, freier Fall und Aufprallereignisse.

Die Sensoreinheit erfüllt die Voraussetzungen der meisten Standard-Betriebssysteme und ist vollständig Android 4.4 (KitKat)- und Windows 8.1-kompatibel. Die integrierten Interrupt-Funktionen für die Erkennung signifikanter Bewegungen und von Schritten verbrauchen jeweils weniger als 200 μA.