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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:100
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子器件。通過測量由于重力引起的加速度,你可以計算出設(shè)備相對于水平面的傾斜角度。加速度計有兩種:一種是角加速度計,由陀螺儀(角速度傳感器)改進而來;另一種就是線加速度計。
加速度傳感器的應用
通過測量由于重力引起的加速度,你可以計算出設(shè)備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度,你可以分析出設(shè)備移動的方式。加速度傳感器可以幫助機器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動機的振動,還可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度。
目前最新IBM Thinkpad手提電腦里就內(nèi)置了加速度傳感器,能夠動態(tài)的監(jiān)測出筆記本在使用中的振動,并根據(jù)這些振動數(shù)據(jù),系統(tǒng)會智能地選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼續(xù)運行,這樣可以最大程度地保護由于振動,比如顛簸的工作環(huán)境,或者不小心摔了電腦造成的硬盤損害,最大程度地保護里面的數(shù)據(jù)。另外一個用處就是目前用的數(shù)碼相機和攝像機里,也有加速度傳感器,用來檢測拍攝時候的手部的振動,并根據(jù)這些振動,自動調(diào)節(jié)相機的聚焦。
概括起來,加速度傳感器可應用在:控制,手柄振動和搖晃,儀器儀表,汽車制動啟動檢測,地震檢測,報警系統(tǒng),鼠標,玩具,結(jié)構(gòu)物和環(huán)境監(jiān)視,工程測振,地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。
加速度傳感器的工作原理
線加速度計的原理是慣性原理,也就是力的平衡,A(加速度)=F(慣性力)/M(質(zhì)量)我們只需要測量F就可以了。怎么測量F?用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到F對應于電流的關(guān)系。只需要用實驗去標定這個比例系數(shù)就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應的原理來工作的。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產(chǎn)生電壓,只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系,就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如壓阻技術(shù)、電容效應、熱氣泡效應、光效應,但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質(zhì)產(chǎn)生變形,通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)各有優(yōu)勢和問題。
壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展最快,加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。
如何選用加速度傳感器
模擬輸出vs數(shù)字輸出:
這個是最先需要考慮的,取決于系統(tǒng)中和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的,比如2.5V對應0g的加速度,2.6V對應于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制(PWM)信號。
如果你使用的微控制器只有數(shù)字輸入,比如BASIC Stamp,那你就只能選擇數(shù)字輸出的加速度傳感器了,但是問題是你必須占用額外的一個時鐘單元用來處理PWM信號,同時對處理器也是一個不小的負擔。
如果你使用的微控制器有模擬輸入口,比如PIC/AVR/OOPIC,你可以非常簡單地使用模擬接口的加速度傳感器,所需要的就是在程序里加入一句類似“acceleration=read_adc()”指令,而且處理此指令的速度只要幾微秒。
測量軸數(shù)量:
對于多數(shù)項目來說,兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應用了。對于某些特殊的應用,比如UAV、ROV控制,三軸的加速度傳感器可能會適合一點。
最大測量值:
如果你只要測量機器人相對于地面的傾角,那一個±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動態(tài)性能,±2g也應該足夠了。如果你的機器人有突然啟動或者停止的情況出現(xiàn),那你需要一個±5g的傳感器。
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