A unidade de medição inercial (IMU) é um conjunto integrado de sensores que combina múltiplos acelerômetros e giroscópios para realizar medições tridimensionais de força específica e velocidade angular em relação a um sistema de referência inercial. No entanto, nos últimos anos, o termo IMU passou a ser usado de forma genérica para descrever diversos sistemas inerciais, incluindo sistemas de referência de atitude e direção (AHRS) e sistemas de navegação inercial (INS). A IMU em si não fornece nenhum tipo de solução de navegação (posição, velocidade, atitude).
Normalmente, os sensores inerciais podem ser divididos nas seguintes três categorias de desempenho:
Sistemas de navegação inercial de grau marítimo e de grau de navegação: Os sistemas de navegação inercial de grau marítimo representam o nível mais elevado de sensores comerciais utilizados em navios, submarinos e, ocasionalmente, em espaçonaves. Este sistema pode fornecer uma solução de navegação não assistida com deriva inferior a 1,8 km/dia. O custo desses sensores pode chegar a US$ 1 milhão. O desempenho dos sistemas de navegação inercial de grau de navegação é ligeiramente inferior ao dos sistemas de grau marítimo e geralmente são utilizados em aeronaves comerciais e militares. Sua deriva é inferior a 1,5 km/h e seu preço pode chegar a US$ 100.000.
Sensores inerciais táticos e industriais: Os sensores de grau tático e industrial são os mais versáteis entre esses três tipos de sensores, capazes de atender a diversas situações de desempenho e custo, e suas oportunidades de mercado são enormes. Essa categoria é utilizada em muitas aplicações que exigem a obtenção de dados de alto desempenho a um custo menor para produção em massa, sendo comumente encontrada em cortadores de grama automáticos, robôs de entrega, drones, robôs agrícolas, robôs industriais móveis e navios autônomos.
Sensores de consumo: No mercado comercial, esses sensores geralmente são vendidos na forma de acelerômetros ou giroscópios separados. Muitas empresas começaram a combinar múltiplos acelerômetros e giroscópios de diferentes fabricantes para criar unidades IMU independentes.
A escolha do sensor inercial apropriado (como acelerômetro, giroscópio, magnetômetro ou IMU/AHRS combinado) requer uma análise abrangente de múltiplos fatores, incluindo cenários de aplicação, parâmetros de desempenho, condições ambientais e custos.
Faixa dinâmica: Determina a aceleração ou velocidade angular máxima que o sensor precisa medir (por exemplo, um giroscópio de alta faixa é necessário para manobras em alta velocidade de um drone).
Requisitos de precisão: A navegação de alta precisão (como a condução autônoma) exige sensores com baixo ruído e baixo viés.
Frequência de atualização: O monitoramento de vibrações de alta frequência requer uma taxa de amostragem superior a 1 kHz, enquanto o rastreamento de movimento convencional pode exigir apenas 100 Hz.
Limite de consumo de energia: Dispositivos vestíveis exigem baixo consumo de energia (como acelerômetros MEMS com ruído de ± 10mg), enquanto dispositivos industriais podem ter limites mais flexíveis.
Método de integração: Você precisa de IMU (6 eixos) ou AHRS (com cálculo de atitude)?
Acelerômetro:
Faixa de medição: ±2g (medição de inclinação) a ±200g (detecção de impacto).
Densidade de ruído:< 100 μg/√Hz (alta precisão) versus >500 μg/√Hz (baixo custo).
Largura de banda: Ela precisa abranger a frequência mais alta do sinal (por exemplo, vibrações mecânicas podem exigir mais de 500 Hz).
Giroscópio:
Estabilidade de polarização zero: < 1°/h (giroscópio de fibra óptica) vs 10°/h (MEMS industrial) vs 1000°/h (grau de consumo).
Caminhada aleatória de ângulo (ARW): <0,1°/√h (nível tático) vs 5°/√h (nível do consumidor).
Faixa de rotação: ±300°/s (convencional) a ±2000°/s (rotação de alta velocidade).
Magnetômetro:
Sensibilidade: 0,1 μT/LSB (navegação de alta precisão) vs 0,5 μT/LSB (universal).
Erro ortogonal:<1° (reduz a influência da interferência do ferro macio).
Faixa de temperatura: Grau industrial (-40°C a 85°C) vs. Grau de consumo (0°C a 70°C).
Antivibração/anti-impacto: Por exemplo, os componentes eletrônicos automotivos precisam passar por um teste de vibração de 5g RMS.
Vedação: Nível de proteção IP67/IP68 (ambiente externo ou úmido).
Interfaces digitais: SPI/I2C (sistemas embarcados), CAN (automotivo), UART (comunicação simples).
Tensão de alimentação: 3,3 V (baixo consumo de energia) em vez de 5 V (padrão da indústria).
Consumo de energia: < 1mA (dispositivo a bateria) vs. ilimitado (fonte de alimentação com fio).
A Micro-Magic Inc. é uma empresa de alta tecnologia especializada na produção, fabricação, pesquisa e desenvolvimento de sensores inerciais de grau automotivo e industrial. Seus sensores inerciais incluem diversas séries de produtos, como acelerômetros, giroscópios, magnetômetros, inclinômetros, IMUs, VRUs, AHRS e sistemas integrados de navegação INS+GNSS. Ao longo dos anos, seus produtos têm sido amplamente utilizados em diversos campos de aplicação, incluindo automotivo, aeroespacial, embarcações marítimas, automação industrial e equipamentos médicos. Os produtos da empresa caracterizam-se por alta precisão, baixo consumo de energia, tamanho reduzido e alta confiabilidade, sendo amplamente utilizados em áreas como controle de atitude, sistemas de navegação, rastreamento de movimento e análise de vibração. A Micro-Magic Inc. também se dedica a fornecer soluções personalizadas para atender às necessidades específicas de diferentes setores.
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