The system of MEMS sensors data streaming and signal quality analysis
[ 1 ] Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
PL System strumieniowania i analizy sygnałów z czujników przyspieszenia typu MEMS
2016
artykuł naukowy
angielski
- MEMS technology
- accelerometers
- data streaming
- digital signal processing
- data acquisition
- STM32L microcontrollers
EN In the article, a dedicated testing environment for MEMS sensors is presented. The system serve real-time measurements from several, different interfaced sensors, what gives opportunity to collect the data and – furthermore – its off-line analysis. To complete the main challenge what is MEMS ICs integration in one platform, a special hardware layer is applied together with operational algorithms. Two low-level boards are connected to the embedded server by RS-485 lines. This data server translates RS-485 signals and communicates with dedicated PC program by an Ethernet interface. Such a solution made possible to parallel streaming, archive, and analyze of data in a convenient way. The architecture and operational algorithms of individual components, such as complex synchronization methods in the data streaming process is described. Proper system design is verified by presenting selected signal waveforms grabbed in an experimental tests. In the end introduced two signal quality indicators resulting in comparison of different MEMS ICs. Summary table of computed indicators is shown with its analysis.
PL Artykuł powstał na bazie doświadczeń przy realizacji systemu strumieniowania i analizy sygnałów z czujników przyspieszenia typu MEMS. Omówiono architekturę oraz algorytmy pracy poszczególnych komponentów. Przedstawiona platforma umożliwia zbieranie danych z pięciu różnych sensorów poprzez trzy różne interfejsy niskiego poziomu: I2C, SPI oraz analogowy. Dzięki zapewnieniu odpowiedniej synchronizacji pomiędzy płytami systemu na magistrali RS-485, uzyskano możliwość strumieniowania danych pomiarowych, ich przesyłanie i archiwizację na potrzeby późniejszej analizy w systemie klasy PC. Dodatkowy serwer danych stanowi element dokonujący translacji z interfejsu RS-485 na Ethernet. Stanowi to swoisty pomost do dedykowanej aplikacji PC obsługującej podgląd i archiwizację danych dla celów analizy. Zobrazowano proces komunikacji na poszczególnych magistralach oraz przykładowy zestaw zebranych za pomocą systemu danych. W końcowej części artykułu przedstawiono analityczne wskaźniki jakości dla badanych czujników przyspieszenia. Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli pozwalając tym samym na klarowną ocenę klasy poszczególnych układów MEMS i ich przydatności w docelowym zastosowaniu.
315 - 329
6