Adafruit Precision NXP 9-DOF Breakout Board – FXOS8700 + FXAS21002

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Description

Adafruit Precision NXP 9-DOF Breakout Board – FXOS8700 + FXAS21002

The NXP Precision 9DoF breakout combines two of the best motion sensors we’ve tested here at Adafruit: The FXOS8700 3-Axis accelerometer and magnetometer, and the FXAS21002 3-axis gyroscope.

These two sensors combine to make a nice 9-DoF kit, that can be used for motion and orientation sensing. In particular, we think this sensor set is ideal for AHRS-based orientation calculations: the gyro stability performance is superior to the LSM9DS0, LSM9DS1, L3GD20H + LSM303, MPU-9250, and even the BNO-055.

Compared to the BNO055, this sensor will get you similar orientation performance but at a lower price because the calculations are done on your microcontroller, not in the sensor itself. The trade off is you will sacrifice about 15KB of Flash space, and computing cycles, to do the math ‘in house.’

To make it fast and easy for you to get started, we have a version of AHRS that we’ve adapted to work over USB or Bluetooth LE. Load the code onto your Arduino-compatible board and you will get orientation data in the form of Euler angles or quaternions! It will work on a ATmega328 (the fusion code is 15KB of flash) but faster/larger chips such as M0 or ESP8266 will give you more breathing room.

Each board comes with the two chips soldered onto a breakout with 4 mounting holes. While the chips support SPI, they don’t tri-state the MISO pin, so we decided to go with plain I2C which works well and is supported by every modern microcontroller and computer chip set. There’s a 3.3V regulator and level shifting on the I2C and Reset lines, so you can use the breakout safely with 3.3V or 5V power/logic. Each order comes with a fully assembled and tested breakout and a small strip of header. Some light soldering is required to attach the header if you want to use in a breadboard.

So what makes this so ‘Precision’-y, eh?

Glad you asked! This particular sensor combination jumped out at us writing the Comparing Gyroscopes learning guide since the FXAS21002 exhibited the lowest zero-rate level of any of the gyroscopes we’ve tested, with the the following documented levels (converted to degrees per second for convenience sake):

At +/- 2000 dps 3.125 dps
At +/- 250 dps 0.3906 dps
The zero-rate level is important in orientation since it represents the amount of angular velocity a gyroscope will report when the device is immobile. High zero-rate levels can cause all kinds of problems in orientation systems if the data isn’t properly compensated out, and distinguishing zero-rate errors from actual angular velocity can be non-trivial. This is particularly important in sensor fusion algorithms where the gyroscope plays an important part in predicting orientation adjustments over time. A high zero-rate level will cause constant rotation even when the device is immobile!

By comparison, most other sensors tested have 10-20 times these zero-rate levels, which is why we consider this particular part very precise. There is little work to do out of the box to get useful, actionable data out of it.

TECHNICAL DETAILS

The NXP Precision 9DoF board consists of two separate ICs, described in detail below:

FXOS8700 3-Axis Accelerometer/Magnetometer

2-3.6V Supply
±2 g/±4 g/±8 g adjustable acceleration range
±1200 µT magnetic sensor range
Output data rates (ODR) from 1.563 Hz to 800 Hz
14-bit ADC resolution for acceleration measurements
16-bit ADC resolution for magnetic measurements
FXAS21002 3-Axis Gyroscope

2-3.6V Supply
±250/500/1000/2000°/s configurable range
Output Data Rates (ODR) from 12.5 to 800 Hz
16-bit digital output resolution
192 bytes FIFO buffer (32 X/Y/Z samples)

Product Dimensions: 28.3mm x 20.5mm x 3.0mm / 1.1″ x 0.8″ x 0.1″

Product Weight: 2.1g / 0.1oz

Adafruit Precision NXP 9-DOF Breakout Board – FXOS8700 + FXAS21002

L’évasion NXP Precision 9DoF combine deux des meilleurs capteurs de mouvement que nous avons testés ici chez Adafruit: l’accéléromètre et le magnétomètre FXOS8700 à 3 axes et le gyroscope à 3 axes FXAS21002.

Ces deux capteurs se combinent pour former un joli kit de 9-DoF, qui peut être utilisé pour la détection de mouvement et d’orientation. Nous pensons en particulier que cet ensemble de capteurs est idéal pour les calculs d’orientation basés sur le système AHRS: les performances de stabilité gyroscopique sont supérieures à celles des modèles LSM9DS0, LSM9DS1, L3GD20H + LSM303, MPU-9250 et même du BNO-055.

Comparé au BNO055, ce capteur vous offrira des performances d’orientation similaires, mais à un prix inférieur, car les calculs sont effectués sur votre microcontrôleur, pas sur le capteur lui-même. Le compromis est que vous allez sacrifier environ 15 Ko d’espace Flash et de cycles de calcul pour effectuer les calculs «en interne».

Pour vous permettre de démarrer rapidement et facilement, nous avons une version de AHRS que nous avons adaptée pour fonctionner sur USB ou Bluetooth LE. Chargez le code sur votre carte compatible Arduino et vous obtiendrez des données d’orientation sous forme d’angles d’Euler ou de quaternions! Cela fonctionnera sur un ATmega328 (le code de fusion représente 15 Ko de mémoire flash), mais des puces plus rapides / plus grosses telles que M0 ou ESP8266 vous donneront plus de marge de manœuvre.

Chaque carte est livrée avec les deux puces soudées sur une sortie avec 4 trous de montage. Bien que les puces prennent en charge SPI, elles ne font pas l’affaire de la broche MISO. Nous avons donc décidé d’utiliser l’I2C standard, qui fonctionne bien et qui est pris en charge par tous les microcontrôleurs et ordinateurs modernes. Il y a un régulateur 3,3 V et un décalage de niveau sur les lignes I2C et Reset, vous pouvez donc utiliser l’évasion en toute sécurité avec une alimentation / logique 3,3 V ou 5V. Chaque commande est livrée avec une sous-couche entièrement assemblée et testée et une petite bande d’entête. Une légère soudure est nécessaire pour attacher l’en-tête si vous souhaitez l’utiliser dans une maquette.

Alors, qu’est-ce qui rend cette précision si précise, hein?

Content que tu aies demandé! Cette combinaison de capteurs nous a fait l’écriture du guide d’apprentissage Comparaison de gyroscopes puisque le FXAS21002 affichait le plus bas niveau de taux zéro de tous les gyroscopes que nous avons testés, avec les niveaux documentés suivants (convertis en degrés par seconde par souci de commodité) :

À +/- 2000 dps 3.125 dps
À +/- 250 dps 0,3906 dps
Le niveau zéro est important en orientation car il représente la vitesse angulaire qu’un gyroscope indiquera lorsque l’appareil est immobile. Des taux zéro élevés peuvent entraîner toutes sortes de problèmes dans les systèmes d’orientation si les données ne sont pas compensées correctement. Par conséquent, la distinction entre les erreurs du taux zéro et la vitesse angulaire réelle peut ne pas être triviale. Ceci est particulièrement important dans les algorithmes de fusion de capteurs où le gyroscope joue un rôle important dans la prévision des ajustements d’orientation dans le temps. Un taux zéro élevé entraîne une rotation constante, même lorsque l’appareil est immobile!

En comparaison, la plupart des autres capteurs testés ont 10 à 20 fois ces niveaux de taux zéro, raison pour laquelle nous considérons cette pièce comme très précise. Il y a peu de travail à faire pour obtenir des données utiles et exploitables.

DÉTAILS TECHNIQUES

La carte NXP Precision 9DoF se compose de deux circuits intégrés, décrits en détail ci-dessous:

FXOS8700 Accéléromètre / Magnétomètre à 3 axes

Alimentation 2-3.6V
Plage d’accélération réglable ± 2 g / ± 4 g / ± 8 g
Gamme de capteurs magnétiques ± 1200 µT
Débits de données de sortie (ODR) de 1,563 Hz à 800 Hz
Résolution ADC 14 bits pour les mesures d’accélération
Résolution ADC 16 bits pour les mesures magnétiques
Gyroscope à 3 axes FXAS21002

Alimentation 2-3.6V
Plage configurable ± 250/500/1000/2000 ° / s
Débits de données de sortie (ODR) de 12,5 à 800 Hz
Résolution de sortie numérique 16 bits
Tampon FIFO de 192 octets (32 échantillons X / Y / Z)

Dimensions du produit: 28.3mm x 20.5mm x 3.0mm / 1.1 “x 0.8” x 0.1 “

Poids du produit: 2.1g / 0.1oz

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