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          德州儀器針對(duì)掃地機(jī)器人系統(tǒng)的解決方案

          作者:TI 華南區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師吳楊、曾繁宸 時(shí)間:2022-03-23 來源: 收藏

           

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202203/432311.htm


          在本系列分享中,將會(huì)依次對(duì)圖中主要子系統(tǒng)進(jìn)行介紹:

          第一節(jié)、電池管理

          第二節(jié)、電源管理

          第三節(jié)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)

          第四節(jié)、傳感器及信號(hào)調(diào)理

          第五節(jié)、人機(jī)交互界面

          第一節(jié) 電池管理

          典型應(yīng)用是四節(jié)鋰電池串聯(lián)使用。電池管理分為電池保護(hù)以及充電管理兩個(gè)部分。如下圖所示, 電池保護(hù)部分一般會(huì)設(shè)計(jì)在電池包里面,針對(duì)電池在各種工況下的異常情況進(jìn)行診斷和保護(hù)。 充電管理會(huì)在主板上或在充電塢上,負(fù)責(zé)對(duì)鋰電池充電曲線進(jìn)行管理,以實(shí)現(xiàn)高效,安全的充電。



          下面分別介紹電池充電管理,電池保護(hù)和電量計(jì)TI相關(guān)的解決方案:

          1.1  充電管理

          鋰電池為了保證電池安全和壽命,對(duì)于充電過程要求分為四個(gè)階段:涓流充電(低壓預(yù)充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。同時(shí)還會(huì)有電池電壓檢測(cè)、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動(dòng)啟動(dòng)充電等功能的要求。這意味著鋰電池的充電需要使用專用電池充電芯片,才能更好的保證電池安全和壽命。TI提供的充電芯片BQ24773可從各方面優(yōu)化充電管理的設(shè)計(jì)和性能:

          BQ24773關(guān)鍵參數(shù)說明:4.5V至24V的寬輸入輸入電壓范圍,支持1-4節(jié)電池可編程輸入電流限制、充電電壓、充電電流和最小系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)20mA 負(fù)載條件下,兼具 600μA 超低靜態(tài)電流和>80% 的高脈沖頻率調(diào)制 (PFM) 輕負(fù)載效率,符合Energy Star 和 ERP Lot6 標(biāo)準(zhǔn)。+/-0.5電壓檢測(cè)精度,+/-2%輸入輸出電流采樣支持600KHz-1.2MHz開關(guān)頻率(可編程設(shè)定)



          以上便是BQ24773原理的基本簡(jiǎn)介,更多細(xì)節(jié),請(qǐng)參閱BQ24773數(shù)據(jù)手冊(cè)。

          TI提供的專用充電IC能夠給系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的充電控制,完備的保護(hù)機(jī)制。對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量,優(yōu)化系統(tǒng)成本有非常重要的意義。 專用充電IC的使用,不僅僅能夠給系統(tǒng)帶來更全面和精準(zhǔn)的充電,還能夠提高電池的使用壽命,降低整體的成本,更多細(xì)節(jié)可查看以下博客:

          The value of a charger IC over a discrete soluon for vacuum robots

          1.2  電池保護(hù)和電量計(jì)

          該功能的實(shí)現(xiàn)有依賴于專用鋰電池保護(hù)IC。 根據(jù)用戶的不同需求,TI可以提供四種不同類型的保護(hù)方案:

          保護(hù)IC類型

          型號(hào)

          集成功能

          二級(jí)保護(hù)芯片

          BQ7718

          過壓檢測(cè)

          一級(jí)保護(hù)芯片

          BQ77905

          過壓/欠壓保護(hù),放電過流/短路保護(hù),過溫/欠溫保護(hù)

          模擬前端

          BQ76920

          電壓電流溫度的測(cè)量,以及過壓/欠壓保護(hù)和放電過流/短路保護(hù)

          電量計(jì)

          BQ4050

          電量計(jì)算,和電壓電流溫度的全面的保護(hù)

          以下為重點(diǎn)方案的產(chǎn)品介紹:

          1)    BQ4050

          TI的電量計(jì)技術(shù)在精確測(cè)量電池容量、獲取反映電池健康狀況及安全診斷等數(shù)據(jù)的同時(shí),還能夠?qū)崿F(xiàn)過壓、過流、溫度保護(hù)和電壓均衡等功能。以上電池信息還能夠通過SMBUS發(fā)送給主機(jī),通過WIFI等方式連接到用戶終端,方便用戶及時(shí)了解的電池健康狀況。

          德州儀器 (TI) 的 BQ4050 器件采用補(bǔ)償放電終止電壓 (CEDV) 技術(shù),是一款高度集成的高精度 1-4 節(jié)電池電量測(cè)量?jī)x表和保護(hù)解決方案,可實(shí)現(xiàn)自主的充電器控制和電池均衡。

          BQ4050關(guān)鍵參數(shù)說明:雙路獨(dú)立ADC,不僅可以同步電流和電壓采樣,還可以實(shí)現(xiàn)高精度庫(kù)倫計(jì)數(shù)器功能使得輸入偏移誤差< 1μV (典型值)支持廣泛可編程的電池和系統(tǒng)保護(hù),比如過壓保護(hù)、過流保護(hù)和過溫保護(hù)等內(nèi)部旁路的電池均衡功能(被動(dòng)均衡)使用補(bǔ)償放電終止電壓(CEDV)算法來測(cè)量和計(jì)算電池單元中的可用容量,精度可達(dá)5%以內(nèi)

           


          以上便是BQ4050原理的基本特性介紹,更多細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱BQ4050數(shù)據(jù)手冊(cè)BQ4050技術(shù)參考手冊(cè)。

          2)    BQ77905

          鋰電池在使用的過程中,一旦出現(xiàn)過壓或者過流(短路)等問題,不僅會(huì)影響電池的壽命,更會(huì)帶來安全問題。這意味著所有使用鋰電池的設(shè)備,必須要加裝電池保護(hù)器,以使鋰電池能在一個(gè)相對(duì)安全的環(huán)境中正常工作。

          TI提供的BQ77905是3-5 節(jié)超低功耗電壓、電流、溫度和開路可堆疊鋰離子電池保護(hù)器,無需微控制器 (MCU) 控制即可實(shí)現(xiàn)一系列電壓、電流和溫度保護(hù)。該器件正好滿足掃地機(jī)器人產(chǎn)品4S鋰電池的需求,單芯片可實(shí)現(xiàn)過壓,過流,短路,溫度等保護(hù)。

          BQ77905關(guān)鍵參數(shù)說明:電壓(過/欠) 、電流(過放/短路)和溫度保護(hù)(過/欠) 、超高精度測(cè)量(電壓±10mV)保護(hù)閾值和延遲均為出廠編程設(shè)定,多種配置可供選用集成的獨(dú)立 CHG 和 DSG 低側(cè) NMOSFET 驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電池組保護(hù),這些驅(qū)動(dòng)器可通過兩個(gè)控制引腳禁用超低功耗:6μA

           


          BQ77905還可以支持堆疊使用適應(yīng)更多節(jié)數(shù),更多細(xì)節(jié)請(qǐng)請(qǐng)參閱BQ77905數(shù)據(jù)手冊(cè) 和更多BQ77905應(yīng)用手冊(cè)。

          第二節(jié) 電源管理

          掃地機(jī)器人中的電源管理典型的電源軌如下藍(lán)色框圖所示:系統(tǒng)從4串鋰電池取電,經(jīng)過一級(jí)降壓轉(zhuǎn)換為5V,給到外置模塊,部分傳感器以及相關(guān)邏輯電路供電。 5V還會(huì)經(jīng)過二級(jí)降壓轉(zhuǎn)換為后級(jí)系統(tǒng)所需的3.3V, 1.8V等。一級(jí)降壓電路通常功耗較大,會(huì)選擇DCDC變換器。而二級(jí)降壓電路通常功耗較小,可根據(jù)用戶實(shí)際情況選擇LDO或者DCDC。一個(gè)典型的掃地機(jī)器人電源樹如下圖所示。



          2.1  降壓型DCDC

          通常來講,帶電池設(shè)備為了讓運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng),系統(tǒng)會(huì)對(duì)效率,靜態(tài)功耗等指標(biāo)提出要求。 同時(shí),成本同樣是非常重要的考慮因素。TI的電源管理產(chǎn)品在性能和成本做到很好的平衡。以下為TI在掃地機(jī)器人產(chǎn)品中最受歡迎的一些物料,耐壓范圍從24V-40V不等,適合用于第一級(jí)降壓電路:

          型號(hào)

          輸入范圍(V)

          輸出范圍(V)

          輸出電流(A)

          特點(diǎn)

          封裝

          TPS56239H

          4.5-24

          0.8-16

          2.0

          • Pin2Pin 兼容

          • 內(nèi)置補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

          • 精簡(jiǎn)外圍電路

          • 同步整流

          SOT23-6

          TPS54202

          4.5-28

          0.8-25

          2.0

          SOT23-6

          TPS54302

          4.5-28

          0.8-25

          3.0

          SOT23-6

          TPS54308

          4.5-28

          0.8-25

          3.0

          SOT23-6

          TPS54231/331

          3.5-4.5

          0.8-25

          2/3A

          非同步整流

          SOT23-6

          TPS54335A

          4.5-28

          0.8-25

          3.0

          頻率可調(diào),最高 1.5MHz

          SOP-8

          LMR14006

          4.5-40

          1-36

          0.6

          固定頻率,2.1MHz或1.1Mhz可選

          SOT23-6

          LMR14020

          4.5-40

          1-36

          2.0

          • Pin2Pin兼容

          • 高效率,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好

          SOP-8

          LMR14030

          4.5-40

          1-36

          3.0

          SOP-8

          LMR14050

          4.5-40

          1-36

          5

          SOP-8

          TPS560430

          4.0-36

          1-35

          0.6

          固定頻率,2.1MHz或1.1Mhz可選

          SOT23-6

          我們以TPS54202舉例說明:

          該芯片支持最大輸入28V持續(xù)電壓,適合4串鋰電池的應(yīng)用場(chǎng)合。其同步整流的結(jié)構(gòu)可以保證滿載時(shí)高達(dá)98%的效率,同時(shí),由于輕載跳頻模式,在輕載情況下可以保證高效,如10mA輸出電流情況下效率可達(dá)90%以上。

          TPS54202關(guān)鍵參數(shù)說明:同步整流,內(nèi)置150mΩ/80mΩ MOSFETs ,支持2A持續(xù)導(dǎo)通電流。輕載調(diào)頻模式,超高輕載效率展頻技術(shù)優(yōu)化EMC固定軟啟動(dòng):5ms峰值電流控制模式,內(nèi)置補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)固定500KHz頻率,F(xiàn)ixed 500kHzSOT23-6 封裝

           


          2.2  線性穩(wěn)壓LDO

          線性穩(wěn)壓相對(duì)于降壓型DCDC變換器而言,其輸出紋波會(huì)更小,噪聲會(huì)更少,有利于掃地機(jī)器人系統(tǒng)中的處理器,MCU,還有部分傳感器的穩(wěn)定運(yùn)行,適合用于第一級(jí)降壓電路。 因此,在輸入輸出壓差不大的情況下,LDO是電源管理方案的優(yōu)選。TI提供業(yè)內(nèi)最為廣泛的LDO產(chǎn)品。在不同的輸入輸出電壓,電流,封裝,壓差,靜態(tài)電流,功耗,噪聲指標(biāo)下,TI都能提供高性價(jià)比的方案。

          我們以TLV758P為例子說明:

          TLV758P關(guān)鍵參數(shù)說明:

          • 輸入電壓范圍: 1.5V – 6.0V

          • 輸出電壓范圍: 0.55V – 5.5V (可調(diào))

          • 輸出電壓精度: 1% (max) @ 85C

          • 壓差: 125mV (max) at 500mA (3.3Vout)

          • 靜態(tài)電流: 25uA (typ)

          • 共模抑制比PSRR: 50dB @ 100kHz

          • 輸入浪涌電流抑制

          • 過流保護(hù)

          • 輸出電容主動(dòng)放電

          • 封裝: 2x2 DFN-6





          第三節(jié) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

          典型的掃地機(jī)器人產(chǎn)品中有非常多需要用到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合,如: 左右輪子,主刷,邊刷,水泵,吸塵電機(jī),LDS旋轉(zhuǎn)座等。 TI針對(duì)不同的電機(jī)類型以及負(fù)載大小有非常全面的產(chǎn)品目錄可供選擇。



          以主輪驅(qū)動(dòng)應(yīng)用為例說明:

          主輪的電機(jī)通常為12V的直流有刷電機(jī)。 承擔(dān)的前轉(zhuǎn),后轉(zhuǎn),里程記錄,堵轉(zhuǎn)檢測(cè)等功能。TI的DRV8870有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品,配合TI超高性價(jià)比運(yùn)放TLV9061,可以完美實(shí)現(xiàn)以上所有功能。TI同時(shí)還提供實(shí)現(xiàn)該功能的參考設(shè)計(jì)TIDA-01588, 通過注冊(cè)官網(wǎng)myTI,可以免費(fèi)瀏覽,下載該參考設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文檔,原理圖,測(cè)試文檔等源文件。

          該參考設(shè)計(jì)基本架構(gòu)如下所示:



          如圖所示,系統(tǒng)電源為10.8V DC,跨接一個(gè)TVS保護(hù),通過DRV8870來驅(qū)動(dòng)有刷電機(jī)BDC。10.8V DC經(jīng)過LDO線性穩(wěn)壓器TPS709給微控制器MSP430FR2433供電,微控制器給DRV8870發(fā)出指令控制電機(jī),實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人主輪的正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),剎車,空擋滑行等功能。同時(shí)DRV8870通過外置采樣電阻,結(jié)合運(yùn)放TLV9061進(jìn)行電流檢測(cè),實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)等功能。位于電機(jī)上的光電計(jì)數(shù)器或者霍爾傳感器信號(hào)通過ESD接口芯片ESD122反饋到微控制器,可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)測(cè)試歷程記錄等功能。

          DRV8870參數(shù)說明:6.5V – 45V輸入電壓范圍, 3.6A峰值電流輸出能力內(nèi)置H橋NMOSPWM控制信號(hào)輸入HSOP 8-pin封裝支持給類保護(hù)機(jī)制:1)  輸入欠壓鎖定2)  Charge pump欠壓保護(hù),過流保護(hù)和過溫保護(hù)3)  故障自動(dòng)重啟

           


          更多詳情,請(qǐng)參閱DRV8870數(shù)據(jù)手冊(cè)。

          除了該參考設(shè)計(jì)中所推薦的DRV8870外,TI還有以下具有特色的方案值得推薦:DRV8876。以下是款產(chǎn)品的介紹: DRV8876是一款高集成度 H橋驅(qū)動(dòng)器,內(nèi)置N-MOSFET,charge pump,電流采樣轉(zhuǎn)換,以及各類保護(hù)電路。非常適合用于掃地機(jī)器人的主輪驅(qū)動(dòng),或者主刷驅(qū)動(dòng)。DRV8876最大的亮點(diǎn)在于超高集成度,通過內(nèi)置采樣電路和信號(hào)調(diào)理,實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)。與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方案(如DRV8870)相比,可以節(jié)省設(shè)計(jì)者的一顆功率采樣電阻,以及一顆堵轉(zhuǎn)檢測(cè)的運(yùn)放。

          另外,DRV8876可以通過設(shè)置睡眠模式來保持超低的待機(jī)功耗(<1uA),以保證掃地機(jī)器人電池能最大限度節(jié)能。

          DRV8876參數(shù)說明:4.5V – 37V輸入電壓范圍, 3.5A峰值電流輸出能力內(nèi)置電流采樣電路,無需外置功率電阻電流信號(hào)反饋輸出功能,無需外置運(yùn)放展頻技術(shù)優(yōu)化EMI性能支持1.8V,3.3V, 5V電平控制信號(hào)支持給類保護(hù)機(jī)制:1)     輸入欠壓鎖定2)     Charge pump欠壓保護(hù)3)     過流保護(hù)

           


          更多詳情,請(qǐng)參閱DRV8846數(shù)據(jù)手冊(cè)。

          第四節(jié) 傳感器及信號(hào)調(diào)理

          掃地機(jī)器人作為智能化的小家電產(chǎn)品,傳感器是其最核心的零部件之一。典型需要傳感器實(shí)現(xiàn)的功能包括有:避障傳感,沿墻傳感,懸崖檢測(cè),虛擬墻檢測(cè),碰撞傳感,里程檢測(cè),自動(dòng)回充檢測(cè),視覺傳感及導(dǎo)航等。除此之外,不同產(chǎn)品根據(jù)不同功能也會(huì)有不一樣的傳感器需求,如塵盒/水箱檢測(cè),車輪異常檢測(cè)等。

           


          TI提供以下幾類傳感器實(shí)現(xiàn)以上功能:

          4.1  霍爾傳感器

          霍爾傳感器可用于實(shí)現(xiàn)車輪里程計(jì),虛擬墻檢測(cè),如塵盒/水箱檢測(cè),車輪異常檢測(cè)等功能。

          TI的霍爾傳感器有以下特點(diǎn):

          1) 寬泛的輸入耐壓(1.65V-38V)確保通用性,可靠性;

          2) 超低待機(jī)功耗(<1uA)利于電池設(shè)備延長(zhǎng)使用時(shí)長(zhǎng);

          3) 多種帶寬可選(5Hz, 20Hz, 160Hz, 2KHz, 30KHz)

          4) 多種封裝可選(SOT-23, TO-92,X2SON)

          4.2  1D TOF

          1D ToF可用于避障傳感,懸崖檢測(cè),視覺傳感及導(dǎo)航等功能。以下簡(jiǎn)單介紹TI 1D TOF器件OPT3101的基本工作原理以及在掃地機(jī)器人上的應(yīng)用。

          1)    OPT3101基本工作原理以及優(yōu)點(diǎn)

          ToF (Time of Flight) 全稱時(shí)間飛行傳感器。ToF 核心系統(tǒng)是由光發(fā)射器 (激光,LED 和IR 等)和光接收器 (光電二極管)組成。發(fā)射器的調(diào)制信號(hào)經(jīng)物體反射后,部分地回到接收器。通過測(cè)量發(fā)射光信號(hào)和接收光信號(hào)之間的相位差信息可以獲得被測(cè)物體深度(距離) 信息,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離接近感應(yīng)和距離測(cè)量等功能。


           


          2)    TI的ToF傳感器 OPT3101具有如下特性和優(yōu)點(diǎn)

          • 遠(yuǎn)距離測(cè)距、障礙檢測(cè)和躲避,15 米不模糊的范圍內(nèi)具有16 位距離輸出,可通過去混疊技術(shù)擴(kuò)展距離范圍

          • 多種光電二極管和發(fā)射極的靈活定制設(shè)計(jì) (寬波長(zhǎng)范圍)

          • 高達(dá)4kHz 的采樣率

          • 出色的環(huán)境光和陽(yáng)光抑制性能 (室外和室內(nèi)),不依賴于物體顏色和反射率的測(cè)距

          • 自適應(yīng)HDR 節(jié)省功耗并提高動(dòng)態(tài)范圍

          • 支持3 個(gè)發(fā)射器通道,滿足多區(qū)域操作需求

          • 集成照明驅(qū)動(dòng)器,具有高達(dá)173mA 的可編程電流控制能力

          3)    OPT3101在掃地機(jī)器人中的應(yīng)用

          • 利用OPT3101抗干擾性能強(qiáng),精度高的特點(diǎn)。非常適合在掃地機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)主避障檢測(cè)功能。與傳統(tǒng)紅外的方式對(duì)比,可以實(shí)現(xiàn)精確距離信號(hào)的檢測(cè),一致性更好,抗光強(qiáng)干擾能力更好。

          • 利用OPT3101不受物體顏色的影響,可以實(shí)現(xiàn)更加可靠的懸崖檢測(cè):

          • 利用OPT3101的特性,還可以構(gòu)成旋轉(zhuǎn)ToF激光雷達(dá)傳感器,實(shí)現(xiàn)二維平面360度全方位激光測(cè)距,并產(chǎn)生所在空間的平面點(diǎn)云地圖信息,配合SLAM算法,可以實(shí)現(xiàn)精確的地圖構(gòu)建,定位導(dǎo)航等功能。關(guān)于該功能實(shí)現(xiàn)更多細(xì)節(jié)請(qǐng)聯(lián)系當(dāng)?shù)豑I銷售代表以及技術(shù)支持。

          4.3  通用運(yùn)算放大器TLV900X系列

          除傳感器本體外,TI提供了傳感器后級(jí)的信號(hào)調(diào)理方案。 掃地機(jī)器人應(yīng)用中典型的需求是通用運(yùn)算放大器。 常見場(chǎng)合是用于電機(jī)電流采樣,電池充電采樣,電池包溫度信號(hào)調(diào)理,紅外傳感器信號(hào)調(diào)理等。TI提供的通用運(yùn)放類型產(chǎn)品可以完全覆蓋以上應(yīng)用場(chǎng)合。以下產(chǎn)品介紹為目前TI主推的高性價(jià)比通用運(yùn)放TLV900X。

          TLV900x是適用于成本敏感型系統(tǒng)的低功耗、軌對(duì)軌輸入輸出、1MHz 通用運(yùn)算放大器。TLV900x 系列包括單通道 (TLV9001)、雙通道(TLV9002)、 和四通道 (TLV9004) 低電壓(1.8V 至5.5V)運(yùn)算放大器。具有以下特性:

          1)    軌至軌輸入和輸出

          2)    低輸入失調(diào)電壓:±0.4mV

          3)    單位增益帶寬:1MHz

          4)    由于具有電阻式開環(huán)輸出阻抗,因此可在更高的電容負(fù)載 (100pF)下更輕松地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定

          5)    低寬帶噪聲:27nV/√Hz @ 1kHz

          6)    低輸入偏置電流:5pA

          7)    低靜態(tài)電流:60μA/通道

          8)    可在電源電壓低至 1.8V 的電壓下運(yùn)行

          9)    內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

          10)  擴(kuò)展溫度范圍:–40°C 至 +125°C

          以上便是通用運(yùn)放TLV900X的基本簡(jiǎn)介,更多細(xì)節(jié),請(qǐng)參閱TLV900X數(shù)據(jù)手冊(cè)。除此之外,對(duì)于帶寬要求更高,擺率要求更高的場(chǎng)合,我們還有TLV906X(帶寬10MHz), TLV905X(擺率15V/us)等系列產(chǎn)品供選擇。

          第五節(jié)、人機(jī)交互界面

          豐富的人機(jī)交互功能可以給掃地機(jī)器人產(chǎn)品帶來更好的用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品附加值。TI在該領(lǐng)域提供諸多解決方案: LED顯示,電容觸摸,語(yǔ)音功放,無線連接等等。接下來以LED顯示以及電容觸摸方案為代表介紹。

          5.1  LED顯示

          TI的LED產(chǎn)品覆蓋多樣的應(yīng)用場(chǎng)景,包括: 指示燈背光驅(qū)動(dòng),LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng),以及呼吸/跑馬燈。 對(duì)于掃地機(jī)器人產(chǎn)品而言,LED燈通常用于狀態(tài)指示,用戶可以根據(jù)不同的產(chǎn)品需求,選擇不同類型的顯示方式。TI LED驅(qū)動(dòng)芯片帶來的優(yōu)點(diǎn)包括:1) 節(jié)約MCU I/O口。2) 恒流驅(qū)動(dòng),高效可靠。3)無需大量軟件資源即能實(shí)現(xiàn)特殊燈效。 以下為TI LED產(chǎn)品在掃地機(jī)器人應(yīng)用中的大致分類和推薦:


          LED指示燈

          斷碼式LED數(shù)碼管

          呼吸燈,環(huán)形燈

          接口

          SPI

          I2C

          SPI

          SPI

          I2C

          指標(biāo)

          多通道數(shù)輸出恒流驅(qū)動(dòng)

          40V耐壓,多通道數(shù)輸出恒流驅(qū)動(dòng)

          多通道數(shù)輸出恒流驅(qū)動(dòng)

          高分辨率亮度控制

          多通道數(shù)

          內(nèi)置驅(qū)動(dòng)引擎

          建議

          TLC5928X

          TLC5947

          TLC595X

          TLC6C598

          TLC6C5912

          TLC5928X

          TLC595X

          TLC5947 (24CH)

          TLC595X (48CH)

          LP55231

          LP5569

          LP50XX

          典型應(yīng)用場(chǎng)景

          背光燈顯示



          數(shù)碼管顯示



          呼吸燈,跑馬燈,漸變燈,環(huán)形/條形等效果



          以LP50XX系列產(chǎn)品舉例說明:LP50XX系列是TI全新一代RGB三色燈驅(qū)動(dòng),可以在占用MCU極少資源的情況下,實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道RGB三色燈的控制,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)恒流,亮暗,顏色變化,以及圖案組合等效果。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的燈效能給掃地機(jī)器人帶來與眾不同的人機(jī)交互體驗(yàn)。其開發(fā)的簡(jiǎn)易程度,也有利于產(chǎn)品快速上市。 

          LP50XX參數(shù):支持多種通道數(shù)選型:36/30/24/18/12/9-ChVCC 范圍: 2.7V to 5.5V恒流控制,全電壓范圍內(nèi)每個(gè)通道最大25.5mA,當(dāng)VCC大于3.3V時(shí)可達(dá)35mA;超低關(guān)斷電流1uA (Max.),低待機(jī)功耗10uA(Typ.)每個(gè)通道集成12bit, 29KHz PWM發(fā)生器獨(dú)立通道顏色配置寄存器獨(dú)立通道亮度控制寄存器3個(gè)可編程RGB庫(kù)方便軟件編寫可支持4顆器件級(jí)聯(lián)支持高達(dá)400KHz快速I2C模式



          更多詳細(xì)信息可以查看LP50XX規(guī)格書, 更多LED選型可以查看TI官網(wǎng): LED選型。

          5.2    MSP430 Capvate MCU

          MSP430 capvate系列MCU是TI最新一代基于電容式的觸摸方案。 有如下幾個(gè)特點(diǎn):

          1) 可靠性: 芯片通過IEC61000-4-X認(rèn)證,可以有效地抵抗噪聲,防止誤觸發(fā);

          2) 通用性:該方案可用于各類材料面板的觸摸(玻璃,塑料,金屬),還能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別,接近感應(yīng)以及液位檢測(cè)。

          3) 低功耗:TI Captivate MCU沿襲了TI MCU一貫的超低待機(jī)功耗特性,非常適合電池式產(chǎn)品如掃地機(jī)器人。

          4) 高分辨率: 超高分辨率,有利于實(shí)現(xiàn)滑條,滾輪等觸摸效果。

          5) 簡(jiǎn)易開發(fā): TI提供完整的圖形化編程界面,只需要5分鐘即可實(shí)現(xiàn)自定義設(shè)計(jì)。

          以MSP430FR2522產(chǎn)品舉例說明:

          MSP430FR2522的主要參數(shù)指標(biāo)如下所示:

          1)  15個(gè)I/O口,其中8個(gè)I/O可用于電容感應(yīng)。

          2)  頻率最高支持16Mhz,7KB FRAM存儲(chǔ)空間。

          3)  內(nèi)置8個(gè)10bit ADC。

          4)  超低待機(jī)功耗:正常運(yùn)行(120uA/MHz),待機(jī)模式(<4uA),關(guān)斷模式(36nA)。

          5)  VQFN,TSSOP封裝可選。

          5.3    TI參考設(shè)計(jì)

          針對(duì)如上所提兩種人機(jī)交互功能,TI整合并定制了一款參考設(shè)計(jì)TIDA-01559。它采用了 MSP430FR2522 MCU 和 LP5569 LED 驅(qū)動(dòng)器,可通過 LED 引擎控制實(shí)現(xiàn)極低的待機(jī)功耗并減少 MCU 的負(fù)載資源。該解決方案可應(yīng)用于需要具有出色 EMI 性能和抗?jié)裥阅艿牡凸?HMI 的應(yīng)用中,該設(shè)計(jì)可應(yīng)用與掃地機(jī)器人產(chǎn)品中。

          該參考設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖和實(shí)物圖如下方所示,可實(shí)現(xiàn)功能包括:

          1)    利用MSP430FR2522實(shí)現(xiàn)玻璃/塑料面板觸摸按鍵,以及接近喚醒。

          2)    利用LP5569實(shí)現(xiàn)RGB三色燈環(huán)的特殊效果(呼吸,閃爍,漸變等)

          3)    利用LP5569配合MSP430FR2522實(shí)現(xiàn)LED閃爍與手觸摸成隨動(dòng)效果。


                   





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