LIS2DH12, LIS2DW12 или LIS3DH — какой MEMS-акселерометр брать?

Акселерометр, магнитометр и то, что между ними

У LIS2DH12 и LIS3DH выбор диапазона пользовательский: прибор работает одновременно только в одном из четырёх диапазонов, и переключение меняет чувствительность — от 1 мг на отсчёт при ±2 g до 192 мг на отсчёт при ±16 g. Для MEMS-акселерометра это не деталь: если на плате стоит ±2 g, а прибор переключили в ±16 g, датчик перестанет замечать вибрацию.

Адрес на шине и вывод SDO

У всех трёх акселерометров адрес I²C выбирается выводом SDO: если он подключён к земле, адрес 0x18, если к питанию VDDIO — 0x19. Это самый частый источник «не видит датчик» на готовой плате: перепаяли strap-перемычку — и шина молчит. Шина работает на 100 кГц в стандартном режиме и до 400 кГц в fast mode, интерфейс SPI — трёх- и четырёхпроводной, до 10 МГц; SPI выбирается замыканием вывода CS на общую шину.

У LIS2DW12 выбор между интерфейсами устроен так же: CS на земле — это I²C, а на шину — SPI. Отдельно стоит отметить, что у LIS2DW12 есть собственный вывод питания VDDIO, поэтому логику 1,8 В можно согласовать независимо от напряжения ядра.

LIS3DH снят с производства: на что переходить

Семейство LIS3DH — это так называемое nano-поколение ST: корпус LGA-16 3×3×1 мм, разрешение 8 бит в низкопотребляющем режиме, 10 бит в обычном и 12 бит в высоком, скорость отсчёта от 1 до 400 Гц плюс специальные режимы 1,6 и 5,376 кГц. Прибор снят с производства, и при закупке платы на замену ставят LIS2DH12: те же диапазоны, тот же интерфейс, но 12 выводов вместо 16 и разрешение 12 бит во всех режимах.

Переход не бесплатный по разводке: у LIS2DH12 корпус 2,0×2,0×1,0 мм, часть выводов не выведена, и плату, рассчитанную под LGA-16, приходится переделывать либо переносить на новую. Перед заказом запасной платы это стоит проверить по документации: несовпадение числа выводов и расположения площадок — самая частая причина, по которой партия «то же самое» не запускается.

LIS2DW12: когда считает ток, а не разрядность

LIS2DW12 — самый экономичный прибор в семействе. В режиме пониженного потребления он выдаёт 12 бит с шагом 0,976 мг на отсчёт и ест около 0,38 мкА при частоте 1,6 Гц; в режиме высокой производительности — 14 бит с шагом 0,244 мг на отсчёт, но уже 90 мкА. В выключенном состоянии прибор остаётся в 50 нА, то есть практически не потребляет тока, и в этом режиме чувствительность падает — при выходе из дежурного режима первые измерения нужно отбрасывать.

Плата, на которой стоит LIS2DH12, выигрывает у LIS2DW12 в скорости: до 5,3 кГц против 1,6 кГц в экономном режиме. Для регистрации ударов и вибрации это существенно, поэтому выбор между ними — это выбор между «долго на батарейке» и «поймать удар».

LIS3MDL — не акселерометр

LIS3MDL часто кладут рядом с LIS2DH12 и LIS3DH в один заказ, потому что они из того же семейства и такого же размера. Это трёхосевой магнитометр: он измеряет магнитное поле в диапазонах ±0,4, ±0,8, ±1,2 и ±1,6 мТ, выдаёт 16 бит и работает от 1,9 до 3,6 В при токе до 270 мкА, в корпусе VFLGA-12 размером 2×2×1 мм. Физический смысл другой: это датчик направления на магнитное поле Земли и на магнитный датчик тока, а не ускорения.

Путаница между ними приводит к типовой ошибке: плата рассчитана на девять степеней свободы, акселерометр подключён как магнитометр, и данные приходят в других единицах. Если задача — ориентация по магнитному полю или измерение тока в проводнике, нужен LIS3MDL; если вибрация и удар — LIS2DH12 или LIS2DW12.

Что учесть при заказе

• Проверять статус прибора: LIS3DH снят с производства, и замена идёт на LIS2DH12 с другим числом выводов.
• Сверять корпус и посадочное место: LGA-16 3×3 мм у LIS3DH и LGA-12 2,0×2,0 мм у LIS2DH12 и LIS2DW12 — это разные площадки.
• Фиксировать адрес I²C: 0x18 или 0x19 выбирается перемычкой на выводе SDO, и ошибка здесь выглядит как «датчик не отвечает».
• Выбирать по току, а не только по разрешению: 0,38 мкА у LIS2DW12 в экономном режиме против 90 мкА в полном.
• Не путать LIS3MDL с акселерометром: это магнитометр с диапазонами в милтесла и током до 270 мкА.
• Учитывать чувствительность: при ±16 g шаг отсчёта 192 мг на отсчёт, и мелкий сигнал в таком диапазоне просто не будет виден.

Частые вопросы

• Можно ли поставить LIS2DH12 вместо LIS3DH — да, по функциям и интерфейсу, но корпус меньше и на 16 выводов плата не переводится без переделки.
• Чем LIS2DW12 отличается от LIS2DH12 — числом бит в экономном режиме (12 против 12 при 0,38 мкА) и скоростью: 1,6 кГц против 5,3 кГц.
• Какой адрес у LIS2DH12 — 0x18 или 0x19 в зависимости от того, куда подключён вывод SDO.
• Подойдёт ли LIS3MDL вместо акселерометра — нет, он измеряет магнитное поле, а не ускорение.
• Есть ли у вас эти акселерометры — пришлите нужный корпус, диапазон, частоту и ток; при отсутствии позиции подберём совместимый прибор по этим параметрам.

Чем полезен такой заказ через нас

У датчиков чаще всего ошибаются не в характеристиках, а в корпусе и в адресе на шине: плата рассчитана на одно посадочное место, а приходит прибор с другим числом выводов, и замена обрывается на первом же прогоне. Мы работаем по паспорту производителя: сверяем корпус, выводы, адрес, режим питания и разрядность, а при подборе замены прямо перечисляем, что в новом приборе отличается и на что это повлияет на плате.