Série CAS200 (biaxial, dans le plan) : accéléromètre linéaire biaxial haute performance

Choisissez la plage la plus basse qui couvre l’accélération maximale attendue, les charges transitoires et la marge de conception, sans écrêtage. Le CAS211 offre une plage de ±0,85 g, avec un facteur d’échelle numérique de 33 500 LSB/g et un bruit maximal de 50 µg/√Hz. Il convient ainsi aux faibles mouvements, à la mesure d’inclinaison et aux mesures de faibles accélérations. Les CAS212 et CAS213 étendent la plage à ±2,5 g et ±10 g. Les CAS214 et CAS215 couvrent respectivement ±30 g et ±96 g, mais leurs facteurs d’échelle numériques descendent à 1 050 et 300 LSB/g, tandis que leurs niveaux de bruit augmentent. La tenue aux chocs en fonctionnement de 1 000 g indique une limite de résistance sans dommage : elle n’étend pas la plage d’accélération mesurable et n’offre aucune marge de mesure supplémentaire. Choisissez d’abord la variante en fonction de la dynamique à mesurer et de la marge de surcharge, puis comparez son bruit, sa résolution et son facteur d’échelle aux exigences de l’application.

Utilisez l’interface SPI lorsque le processeur hôte a besoin de données numériques directes d’accélération, de température et d’état, ou lorsque la suppression d’un convertisseur analogique-numérique (CAN) externe simplifie la conception. L’interface fonctionne en esclave SPI à 4 fils, en mode 0, avec des messages de 48 bits. La fréquence recommandée des messages est de 1 kHz, dans une plage autorisée de 1 Hz à 10 kHz, et la fréquence d’horloge nominale est de 1 MHz, dans une plage de 100 kHz à 8 MHz. Un échantillonnage supérieur à 500 Hz est recommandé pour réduire le repliement spectral, même si la bande passante numérique du capteur reste supérieure à 170 Hz. Privilégiez les sorties analogiques lorsque la conception bénéficie d’une bande passante supérieure à 250 Hz ou intègre déjà une chaîne d’acquisition adaptée. Ces sorties étant ratiométriques, le comportement de la référence du CAN et celui de l’alimentation doivent être examinés conjointement. Le choix de l’interface doit tenir compte du filtrage, de la synchronisation et de la gestion de l’autotest intégré, et pas uniquement de la bande passante.

Le capteur peut fonctionner sous une tension de 2,7 à 3,6 V, mais toutes les limites de performances spécifiées supposent une alimentation comprise dans la plage plus étroite de 3,15 à 3,45 V, sur toute la plage de température de fonctionnement de -40 °C à +125 °C. La consommation de courant est typiquement de 3 mA, avec un maximum spécifié de 5 mA. Placez un condensateur de découplage céramique X7R de 100 nF sur l’alimentation principale, ajoutez à proximité un condensateur réservoir de 10 µF et utilisez des condensateurs X7R de 100 nF distincts pour les connexions Vdd_Cap et Vref_Cap. Dans la mesure du possible, évitez de faire passer des pistes de signal ou d’alimentation sous le boîtier du capteur capacitif, car elles peuvent introduire des décalages du biais d’accélération. Ces précautions réduisent le couplage de l’alimentation et limitent la compensation nécessaire lors de l’étalonnage du système complet.

Le CAS200 fonctionne de -40 °C à +125 °C et supporte une température de stockage de -55 °C à +150 °C, ce qui permet de l’intégrer à des équipements soumis à des cycles thermiques de grande amplitude. Son boîtier céramique hermétique résiste à l’humidité, avec une limite absolue spécifiée de 90 % d’humidité relative, sans condensation. La tenue aux chocs en fonctionnement est de 1 000 g pour une impulsion demi-sinusoïdale de 1 ms. Hors fonctionnement, la tenue sans dommage atteint 6 500 g pour les CAS211 à CAS213 et 10 000 g pour les CAS214 et CAS215, avec une impulsion demi-sinusoïdale de 0,1 ms. Ces valeurs correspondent à des limites de résistance sans dommage, et non à des plages de mesure. Le circuit imprimé, les joints de soudure et l’assemblage environnant doivent donc toujours faire l’objet d’une qualification aux chocs et aux vibrations adaptée à l’application.

Les voies de signal numérique et analogique offrent des bandes passantes supérieures à 170 Hz et 250 Hz respectivement, mais la résolution exploitable dépend fortement de la variante choisie et de la bande passante conservée après filtrage. Pour une estimation au premier ordre en bruit blanc, le bruit efficace (RMS) se calcule en multipliant la densité spectrale de bruit par la racine carrée de la bande passante de mesure. Sur une bande passante de 100 Hz, le bruit de 50 µg/√Hz du CAS211 correspond à environ 0,5 mg RMS, tandis que la valeur de 1 200 µg/√Hz du CAS215 correspond à environ 12 mg RMS. Un filtrage à bande plus étroite peut réduire le bruit intégré lorsque l’application ne nécessite pas toute la bande passante disponible. Les ingénieurs doivent donc choisir conjointement la plage d’accélération et la bande passante du signal, plutôt que de les traiter comme des exigences indépendantes.

Oui, le canal de température intégré peut servir à la compensation thermique par le système hôte et à la surveillance des conditions de fonctionnement. La sortie numérique présente un facteur d’échelle typique de 11 LSB/°C, avec un décalage de 2 380 LSB à +25 °C, tandis que la sortie analogique fournit 5 mV/°C, avec un décalage d’environ 1,49 V à +25 °C. La répétabilité de température annoncée est de ±5 °C : ce canal ne doit donc pas remplacer un capteur externe étalonné lorsqu’une mesure précise de la température ambiante est nécessaire. Il est surtout utile pour mettre en relation le biais d’accélération et le comportement du facteur d’échelle avec l’état thermique du capteur lui-même. Établissez les courbes de compensation sur l’assemblage complet, car le routage du circuit imprimé, les contraintes de montage et l’échauffement local peuvent modifier la réponse du système final.

La carte d’évaluation CAS21x correspondante permet de valider la plage de mesure et l’interface choisies avant de finaliser la conception du circuit imprimé hôte. Elle mesure 34 × 26 mm, fonctionne sous 3,3 V et donne accès aux sorties analogiques ainsi qu’au bus SPI pour les variantes CAS21x couvrant des plages de ±0,85 g à ±96 g. Elle permet de vérifier dès les premières étapes le facteur d’échelle, la bande passante, le bruit, la gestion des messages et les données de température avec le composant prévu. Cette carte est destinée à l’évaluation, et non à une intégration comme sous-système permanent. Son comportement mécanique, sa compatibilité électromagnétique (CEM) et sa tenue environnementale ne doivent donc pas être considérés comme directement représentatifs de l’assemblage final. Une conception destinée à la production exige toujours le découplage recommandé, un routage maîtrisé du circuit imprimé, un procédé de montage validé et un étalonnage à l’échelle du système.