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BMI260: Neue MEMS-IMUs von Bosch

Bosch Sensortec bringt eine neue Generation von MEMS-IMUs (Intertial Measurement Units) für Smartphone-Anwendungen mit I3CSM-Schnittstelle und Unterstützung für die Sensor-Daten-Synchronisation auf den Markt, die über einen reduzierten Stromverbrauch verfügen.

 BMI260 Familie Bildquelle: © Bosch Sensortec

Die mit einem Beschleunigungssensor ausgestatteten IMUs verfügen über eine Schrittzählfunktion, Bewegungserkennung und liefern präzise Daten um Indoor-SLAM-Anwendungen (Simultaneous Localization and Mapping) zu unterstützen. Geringe Latenzzeiten, die Unterstützung von OIS (optische Bildstabilisierung) und EIS (elektronische Bildstabilisierung) ermöglicht die  BMI260-Familie gestochen scharfe Fotos und eine reibungslose Videostabilisierung.

Der reduzierte Stromverbrauch der BMI260-Familie verlängert die Akkulaufzeit von Smartphones, mit geringen Latenzzeiten, Unterstützung von OIS (optische Bildstabilisierung) und EIS (elektronische Bildstabilisierung) ermöglicht die BMI260-Familie gestochen scharfe Fotos und eine reibungslose Videostabilisierung.

»Kennzeichnend für diese neuen IMUs sind die verbesserte Leistungsfähigkeit des Beschleunigungssensors, eine große Anzahl von Features und Schnittstellen sowie das Component Retrimming, das eine Selbstkalibrierung des Drehratensensors ohne externen Rotationsstimulus erlaubt«, erklärt Dr. Stefan Finkbeiner, CEO von Bosch Sensortec.

Breites Feature-Spektrum

Die Basisvariante BMI260 kombiniert einen Beschleunigungssensor mit der Automobil-erprobten Drehratensensor-Technologie. Die Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen und Leiterplatten-Stress garantiert eine präzise Erfassung der zu messenden Bewegungen. Die Variante BMI261 ist Android-kompatibel und für Gesten- und Aktivitätserkennung in Smartphones optimiert. Der BMI263 unterstützt den neuesten MIPI I3CSM-Standard und asynchrone sowie synchrone Zeitsteuerung. Jeder Baustein besitzt ein primäres und ein sekundäres Interface. Beide lassen sich unabhängig voneinander für I²C oder SPI konfigurieren und ermöglichen so die Dual-SPI-Konfiguration und den Anschluss von Kameramodulen oder eines zusätzlichen Sensors, zum Beispiel eines Magnetometers. Alle Mitglieder der BMI260-Familie bieten eine erweiterte Unterstützung für die Sensordaten-Synchronisierung.

Eingebaute Selbstkalibrierung für den Drehratensensor

Zur Selbstkalibrierung des eingebauten Gyroskops sind alle neuen IMUs der BMI260-Familie mit der CRT-Funktion (Component Retrimming) ausgestattet – die industrieweit erste Kalibrierfunktion, die ohne externen Bewegungsstimulus auskommt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Empfindlichkeit des MEMS-Drehratensensors über angelegte Rotationen zu kalibrieren. Dies beschleunigt die Prüf- und Herstellungsprozesse in der Fertigung der Endgeräte.

Die neue IMU-Familie verfügt über verbesserte OIS- und EIS-Features. Eine geringe Latenz (zum Beispiel geeignet für Google Daydream View), minimale Gruppenlaufzeiten (max. etwa 600 µs) und präzise Zeitstempel (mit ca. 40 µs Genauigkeit) bieten Endnutzern eine verbesserte Foto- und Videoqualität. Dank der zweifachen SPI-Schnittstelle kann eine IMU von zwei SPI-basierten Modulen genutzt werden und ermöglicht so Stereo- oder 3D-Kamerabetrieb. Die Bestückung eines Mainboards mit einem BMI260 erlaubt kongruente HMI- und OIS-Funktionen wie etwa bildstabilisierte Panoramaaufnahmen während des Kameraschwenks oder das Tagging von Action-Videos.

Geringer Stromverbrauch und intelligentes Powermanagement

Die sehr niedrige Leistungsaufnahme verlängert die Akkulaufzeiten von Smartphones. Bei voller Ausgangs-Datenrate (Output Data Rate, ODR) von bis zu 6,4 kHz liegt die Stromaufnahme von Beschleunigungssensor und Gyroskop in Summe bei 700 µA. Durch die Kombination aus hoher ODR bei geringem Stromverbrauch können Systemdesigner Kompromisse vermeiden, die ansonsten zu unliebsamen Alias-Effekten führen würden. Diese hätten zur Folge, dass verschiedene Signale bei der Abtastung mit niedrigen Datenraten nicht mehr unterscheidbar wären.

Das intelligente Power-Management der IMUs erlaubt den Betrieb sämtlicher Always-On-Features mit extrem geringem Stromverbrauch. Der Applikationsprozessor des Hostsystems muss nur sehr selten aktiviert werden, der Hauptprozessor kann die überwiegende Zeit im Stand-by-Betrieb verharren. So ermöglicht das System bei nur 30 µA Stromaufnahme permanent zuverlässige Gesten- und Aktivitätserkennungs-Funktionen. Das Gehäuse der BMI260-Familie misst 2,5 x 3,0 x 0,8 mm³. Alle IMUs sind 1:1-pinkompatibel zum Vorgängerprodukt BMI160.