O AltIMU-10 v3 é uma unidade de medição indercial (Inertial Measurement Unit) com altímetro. Tem os mesmos CIs giroscópio L3GD20D e acelerômetro com magnetômetro LSM303D presentes no MinIMU-9 v2, e adciona o barômetro digital LPS331AP. Uma interface I²C acessa as 10 medidas independentes de pressão, rotação, aceleração e de campo magnético que podem ser usadas para calcular a altitude do sensor e a orientação absoluta. A placa pode operar com voltagens entre 2,5 e 5,5V e tem espaçamento padrão entre os pinos de 0,1".

É altamente recomendável a leitura dos LPS331AP datasheet, L3GD20H datasheet , e LSM303D datasheet antes da utilização deste produto.

Estes sensores são excelente CIs mas seu tamanho diminuto torna difícil a utilização por hobistas ou estudantes. Eles também podem operar a voltagens inferiores a 3,6V que podem dificultar a interface com sistemas que operem a 5V. O AltIMU-10 v3 resolve estas dificuldades incorporando eletrônica adicional, incluindo um regulador de voltagem e um circuíto de alteração de nível lógico enquanto mantém o tamanho total tão pequeno quanto possível. A placa é enviada com todos os componentes SMD já soldados como mostrado nas imagens.

Os The LPS331AP, L3GD20H, e LSM303D têm muitas opções configuráveis, incluindo faixas de resolução para o barôemtro e sensibilidades selecionáveis para o giroscópio, o acelerômetro e o magnetômetro. Cada sensor também permite a escolha da taxa de dados da saída. Os três CIs podem ser acessados através da interface ²C/TWI, permitindo que os sensores sejam endereçados individualmente através de uma única linha de clock e de uma única linha de dados. Adcionalmente o pino SA0 está disponível permitindo ao usuário alterar o endereço escravo e ter dois AltIMUs conectados à mesma interface I²C.

As nove leituras independentes de rotação, aceleração, e de campo magnético fornecem todas as informações necessárias para um sistema de referência de atitude e direção ( attitude and heading reference system AHRS) e as leituras de pressão podem ser facilmente convertidas em altitudes fornecendo a você um total de 10 medições independentes (10DOF). Com um algoritmo apropriado um microcontrolador, ou um computador, pode usar a informação para calcular a orientação e a altitude da placa. O giroscópio pode ser utilizado para calcular a rotação com muita precisão em um curto intervalo de tempo, enquanto o acelerômetro e o magnetômetro podem auxiliar a compensar o devio do giroscópio através do tempo fornecendo um sistema de referência absoluto. Os eixos respectivos dos dois CIs estão alinhados na placa para facilitar o cálculo destas leituras.

A placa de suporte inclui um regulador linear de voltagem que fornece 3,3V requisitados pelos LPS331AP, L3GD20H, e LSM303D, permitindo que o módulo seja alimentado através de uma única fonte entre 2,5 e 5,5V. A saída do regulador está disponível no pino VDD e pode fornecer até 150mA para dispositivos externos. Inclui ainda um circuito que altera os niveis lógicos das linhas de clock e de dados da I²C para o mesmo presente em VIN, tornando simples a interface com sistemas de 5V.

Especificações

• Dimensões: 25 × 13 × 3mm
• Peso sem as barras de pinos: 0.8g
• Voltagem operacional: 2.5 V to 5.5 V
• Consumo de corrente: 6 mA
• Formato de saída (I²C):
  • Giroscópio: uma leitura de 16 bits por eixo
  • Acelerômetro: uma leitura de 16 bits por eixo
  • Magnetômetro: uma leitura de 16 bits por eixo
  • Barômetro: leitura de pressão de 24 bits (4096 LSb/mbar)
• Faixa de sensibilidade:
  • Giroscópio: ±245, ±500, ou ±2000°/s
  • Acelerômetro: ±2, ±4, ±6, ±8, ou ±16G
  • Magnetômetro: ±2, ±4, ±8, or ±12 gauss
  • Barômetro: 260 a 1260 mbar (26 kPa a 126 kPa)

Usando o AltIMU-10 v3

Conexões

Para a utilização do AltIMU-10 são necessárias pelo menos 4 conexões: VIN, GND, SCL e SDA. VIN deve ser conectado a uma fonte entre 2,5 e 5,5V, GND a 0V, e SCL e SDA devem ser conectados a um I²C operando no mesmo nível lógico que VIN. Alternativamente, se estiver utilizando esta placa com com um sistema de 3,3V você pode deixar o VIN  desconectado e contornar o regulador embracado conectando 3,3V diretamente ao VDD.

Pinagem

Esquema

O esquema acima mostra os componentes adicionais que a placa de suporte incorpora para facilitar o uso doc CIs LPS331AP, L3GD20H, e LSM303D, incluindo o regulador de voltagem que permite à placa ser alimentada com uma única fonte entre 2,5 e 5,5V e o conversor de nível lógico que permite comunicação I²C no mesmo nível de VIN. Este esquema também está disponível em PDF.

Comunicação I²C Communication

O barômetro LPS331AP, o goroscópio L3GD20H e o acelerômetro e magnetômetro  LSM303D podem ser acessados e configurados através da I²C. Cada um dos 4 sensores atuam como dispositivo escravo na mesma conexão I²C (i.e. suas linhas de clock e de dados são conectadas para facilitar a comunicação). Adicionalmente conversores de nível nas linhas de clock e de dados permitem a comunicação I²C com dispositivo operando na mesma voltagem presente em VIN (entre 2,5 e 5,5V). Uma explanação dos protocolos utilizados por cada dispositivo pode ser encontrada nos respectivos datasheets:

• LPS331AP
  
• L3GD20H
• LSM303D

Uma explicação genárica mais detalhada sobre o I²C pode ser encotrada na especificação da NXP.

Cada um dos 3 CIs tem endereços de escravos separados na coenxão I²C. A placa conecta juntamente os pinos SA0 dos três CIs e os eleva ao nível de VDD através de de um resistor de 10 kΩ. Você pode rebaixar o pino SA0 para alterar o endereço. Isto permite que você conecte dois AltIMUs (ou um AltIMU e um MinIMU) na mesma conexão I²C. A seguinte tabela mostra os endereços dose sensores:

Todos os chips no AltIMU-10 v3 estão em conformidade com o módo rápido de I²C (400kHz) bem como com o modo normal.

Código de exemplo

O fabricante deste dispositivo desenvolveu biblitecas Arduino básicas para o LPS331, para o L3GD20, e para o LSM303 torando fácil a iterface com este microcontrolador bem como com seus compatíveis. Elas também tornam simples a configuração dos sensores e a leitura dos dados.

Para uma demonstração do que você pode fazer com estes dados você pode converter um Arduino conectado a um AltIMU-10 v3 em um sistema de referência e direcionamento (AHRS) com este programa. Ele usa os dados dos sensores para estimar os ângulos nos 3 eixos.

Dicas de protocolo

Os datasheets fornecem toda a informaçãoque você necessita para utilzar os sensores do AltIMU-10 v3, mas considerar alguns detalhes importantes pode tomar algum tempo. Aqui estão algumas indicações para comunicação e configuração dos CIs que esperamos que possam economizar algum tempo:

• O sensor de pressão, o giroscópio, o acelerômetro e o magnetômetro estão todos desligados por padrão. Você deve ligar cada um deles através do ajuste dos registros de configuração corretos.
• Você pode ler ou escrever múltiplos registros dos sensores através de de um único comando I²C com o cuidadado de auto incrementar o bit mais significativo do registro.
• O sensor de pressão fornece leituras de 24 bits. O giroscópio, o acelerômetro, e o magnetômetro fornecem leituras de 16 bits (obtidos pela combinação dos valores em dois registros de 8 bits para cada eixo).

O conteúdo desta página é uma tradução para o português a partir do site original da Pololu.