Neue Bosch-Sensoren für Smartphones: Höhere Genauigkeit bei geringerem Stromverbrauch

Die neuen Sensoren sollen für mehr Performance sorgen, für längere Batterielebensdauer und für gestochen scharfe Fotos und Videos. [...]

Die MEMS-IMUs (Inertial Measurement Units) BMI260, BMI261 und BMI263 der BMI260-Familie zeichnen sich durch Features wie Android-Kompatibilität, eine I³C-Schnittstelle und Unterstützung für die Sensor-Daten-Synchronisation aus. (c) Bosch
Die MEMS-IMUs (Inertial Measurement Units) BMI260, BMI261 und BMI263 der BMI260-Familie zeichnen sich durch Features wie Android-Kompatibilität, eine I³C-Schnittstelle und Unterstützung für die Sensor-Daten-Synchronisation aus. (c) Bosch

Bosch Sensortec bringt eine neue Generation von MEMS-IMUs (Inertial Measurement Units) für Smartphone–Anwendungen auf den Markt: Die Sensoren BMI260, BMI261 und BMI263 der BMI260-Familie zeichnen sich durch Features wie Android-Kompatibilität, eine I³C-Schnittstelle und Unterstützung für die Sensor–Daten-Synchronisation. aus

Die neuen IMUs sind mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet und bieten eine hochgenaue Schrittzählfunktion, Bewegungserkennung und präzise Daten um Indoor-SLAM-Anwendungen (Simultaneous Localization and Mapping) zu unterstützen. Der deutlich reduzierte Stromverbrauch der BMI260-Familie verlängert die Akkulaufzeit von Smartphones spürbar. Dank geringer Latenzzeiten, Unterstützung von OIS (optische Bildstabilisierung) und EIS (elektronische Bildstabilisierung) ermöglicht die BMI260-Familie gestochen scharfe Fotos und eine reibungslose Videostabilisierung.

„Unsere neue BMI260-Familie basiert auf der Technologie des sehr erfolgreichen BMI160“, sagt Stefan Finkbeiner, CEO von Bosch Sensortec. „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.”

Breites Feature-Spektrum

Die Basisvariante BMI260 kombiniert einen leistungsstarken Beschleunigungssensor mit der Automobil-erprobten Drehratensensor-Technologie. Die hohe Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen und Leiterplatten-Stress garantiert eine äußerst präzise Erfassung der zu messenden Bewegungen. Die Variante BMI261 ist vollständig AndroidTM-kompatibel und für Gesten- und Aktivitätserkennung in Smartphones optimiert. Der BMI263 ist das erste Produkt von Bosch Sensortec, das umfassend dem neuesten I³C-Standard der MIPI Alliance entspricht und sowohl asynchrone als auch synchrone Zeitsteuerung unterstützt. 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, der industrieweit ersten Kalibrierfunktion, die ohne externen Bewegungsstimulus auskommt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Empfindlichkeit des MEMS- Drehratensensors über angelegte Rotationen zu kalibrieren. Dieses Plug-and- Play-Feature beschleunigt die Prüf- und Herstellungsprozesse in der Fertigung der Endgeräte deutlich. Gerätehersteller können so Kosten reduzieren und die Markteinführungszeit verkürzen.

Scharfe Fotos und Videos mit OIS/EIS

Die neue IMU-Familie punktet mit starken OIS- und EIS-Features. Eine äußerst geringe Latenz (zum Beispiel geeignet für Google Daydream View), minimale Gruppenlaufzeiten (max. etwa 600 µs) und hochpräzise Zeitstempel (mit ca. 40 µs Genauigkeit) bieten Endnutzern eine deutlich 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.

Extrem geringer Stromverbrauch

Die sehr niedrige Leistungsaufnahme trägt zu einer spürbaren Verlängerung der Akkulaufzeiten von Smartphones bei. 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 die 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 kompakte Gehäuse der BMI260-Familie misst lediglich 2,5 x 3,0 x 0,8 mm³. Alle IMUs sind 1:1-pinkompatibel zum Vorgängerprodukt BMI160. Die BMI260 und BMI261 sind bereits für die Großserienfertigung erhältlich. Muster der Version BMI263 sind auf Anfrage verfügbar.

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