MMA8653FCR1

El MMA8653FCR1 de NXP Semiconductors es un acelerómetro MEMS capacitivo de 3 ejes, inteligente y de bajo consumo, con una resolución de 10 bits y alojado en un encapsulado DFN-10 ultracompacto de sólo 2 x 2 x 1,0 mm. El dispositivo se ha diseñado para aplicaciones de electrónica de consumo y detección industrial que requieren detección de movimiento, inclinación y orientación con un consumo de energía y un tamaño de placa mínimos.

El acelerómetro presenta tres rangos de escala completa seleccionables dinámicamente: más/menos 2g (sensibilidad 256 LSB/g), más/menos 4g (128 LSB/g) y más/menos 8g (64 LSB/g), todos ellos con una alta sensibilidad de 1 mg/LSB y un bajo ruido de 150 micro-g por raíz-Hz independiente de la resolución. El ADC de 10 bits proporciona una salida digital accesible a través de una interfaz serie I2C a velocidades de datos estándar (100 kHz) o en modo rápido (400 kHz), con velocidades de datos de salida programables de 1,56 Hz a 800 Hz.

El dispositivo incorpora funciones inteligentes que descargan de trabajo al procesador central: detección de movimiento/caída libre, detección de orientación vertical/horizontal con histéresis de 15 grados y transiciones de estado de activación/suspensión automáticas configurables. Los dos pines de interrupción programables (INT1, INT2) pueden configurarse para cualquier combinación de funciones integradas, lo que permite al acelerómetro monitorizar los eventos inerciales mientras permanece en modo de bajo consumo durante los periodos de inactividad. La función de activación automática aumenta automáticamente la ODR cuando se detecta movimiento y la reduce durante la inactividad, logrando un consumo de corriente ultrabajo de 7 microamperios en modo de bajo consumo.

El dispositivo funciona con dominios de alimentación separados: VDD (1,95V a 3,6V) para la sección analógica/sensor y VDDIO (1,62V a 3,6V) para la interfaz digital I2C, lo que permite la conexión directa a microcontroladores de 1,8V, 2,5V o 3,3V sin desplazadores de nivel. El pin BYP proporciona conexión para el condensador de bypass del regulador interno. La dirección esclavo I2C es 0x1D (escritura: 0x3A, lectura: 0x3B).

El sufijo R1 indica un embalaje de cinta y carrete con 3.000 unidades por carrete. Nota: NXP ha descatalogado este producto (Fin de vida útil) y recomienda el FXLS8974CF como sustituto. El dispositivo cumple con RoHS3, MSL Nivel 1 (ilimitado) y está clasificado como EAR99.

El MMA8653FCR1 funciona como un acelerómetro MEMS capacitivo, convirtiendo la aceleración mecánica en salida digital a través de un transductor, acondicionamiento de señal y canalización de conversión analógico-digital.

Elemento sensor capacitivo: El mecanismo de detección central utiliza una estructura de sistema microelectromecánico (MEMS) consistente en una masa de prueba suspendida por muelles de silicio sobre electrodos fijos. Cuando se aplica una aceleración a lo largo de cualquier eje, la masa de prueba se desvía proporcionalmente, cambiando la capacitancia entre la masa de prueba y los electrodos fijos. El dispositivo contiene tres semipuentes capacitivos independientes, uno para cada eje (X, Y, Z), cada uno de los cuales produce un cambio de capacitancia diferencial proporcional a la aceleración aplicada.

Acondicionamiento de la señal: Los cambios de capacitancia se convierten en señales de tensión mediante un convertidor de capacitancia a tensión (C-V) que utiliza una arquitectura de condensadores conmutados. A continuación, las señales de tensión pasan por un amplificador de ganancia programable (PGA) que establece el rango de escala completa: más/menos 2g, más/menos 4g o más/menos 8g. Una mayor ganancia aumenta la sensibilidad pero reduce el rango de aceleración máximo medible.

Conversión analógico-digital: Las señales analógicas condicionadas se digitalizan mediante un ADC de registro de aproximación sucesiva (SAR) de 10 bits. El ADC funciona a una velocidad de sobremuestreo, y la salida digital se diezma a la velocidad de datos de salida (ODR) seleccionada por el usuario, que oscila entre 1,56 Hz y 800 Hz. La resolución de 10 bits proporciona 1.024 niveles discretos, con una sensibilidad de 1 mg/LSB en el rango de más/menos 2g.

Procesamiento digital de la señal: Los datos de aceleración digitalizados pasan a través de una cadena de filtros digitales que incluye opciones de filtrado de paso bajo y paso alto. El filtro de paso alto elimina el componente de gravedad de CC, lo que permite la detección de eventos de aceleración dinámicos (movimiento, choque) sin el desplazamiento estático de gravedad de 1g. Los datos filtrados se almacenan en registros de salida accesibles a través de la interfaz I2C.

Funciones integradas: Las máquinas de estado integradas implementan la detección de movimiento comparando la magnitud de aceleración con umbrales programables, la detección de caída libre comprobando si la magnitud de todos los ejes cae por debajo de un umbral y la detección de orientación analizando el ángulo del vector de gravedad relativo a los ejes del dispositivo. Estas funciones operan de forma autónoma sin intervención del procesador host, generando interrupciones sólo cuando se cumplen las condiciones configuradas.

Auto-Wake/Sleep: La máquina de estado de gestión de energía supervisa los datos del acelerómetro y alterna automáticamente entre los modos activo (ODR alta) y reposo (ODR baja). Cuando se detecta movimiento que supera un umbral configurable, el dispositivo se activa a una ODR más alta para realizar mediciones precisas. Durante los periodos de inactividad, el dispositivo duerme con una ODR más baja, reduciendo el consumo de corriente a tan sólo 7 microamperios sin dejar de monitorizar los eventos de activación.