加速度计基础知识

什么是加速度计

  加速度计是测量加速度的设备,反映的是一个物体的速度变化快慢。他们测量单位是m/s2或者G。其中,地球的G等于 9.8 m/s2,但这并随海拔升高略有不同 (由于引力的变化,不同行星上G有一个不同的值)。加速度计对传感系统中的振动或作为导向的应用程序很有用。

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ADXL345 Breakout Board

加速度计工作原理

  加速度计是测量静态力和动态力加速度的机电装置。静态力包括重力,而动态力包括振动和运动。

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三轴加速度计的测量轴

 

  加速度计可以在一、二或者三轴上测量加速度。3 轴单元正变得越来越普遍,因为他们减少了开发成本。

  一般来说,加速度计内部包含电容板。其中一些被固定,而另外的被连接到内部运动的微型弹簧上,当加速力作用在传感器上时这些弹簧会运动。因为这些板块彼此连接,他们间的电容发生改变,因为这些电容的改变,所以加速度可以确定。

  其他加速度计可以被压电材料围绕。这些细小的晶体结构输出电荷时受到机械应力 (如加速度)

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压电加速度传感器的例子

如何连接加速度计

  对于多数的加速度计,操作所需要的基本连接是电源和通信线路。一如往常,查阅数据表以确保正确连接

通信接口

  加速度计将在模拟、 数字电话或脉冲宽度调制的连接接口进行通信。

  • 加速度计与模拟接口显示通过不同电压等级的加速度。这些值通常在地面和供给电压水平之间波动。然后单片机的 ADC可以用于读取此值。这些都是一般比数字加速度计更贵一些。
  • 带数字接口的加速度计也可以通过 SPI 或 I2C 通信协议进行通信。这些倾向于有更多的功能,相比模拟加速度计更不易受噪音。
  • 有一个已知的时期的输出脉冲宽度调制 (PWM) 数据输出方波的加速度计,但在一个周期内它随着加速度的变化而变化。

功率

  加速度计一般是低功耗设备。所需的电流通常落在微 (μ) 或毫 amp 范围,电源电压在 5V 或更少的范围。当前消耗的电流可以根据设置的不同而异 (例如,电源节能模式与标准操作模式)。这些不同的模式可以使加速度计非常适合电池供电的应用。

  确保连接的是合适的逻辑水平,尤其是数字接口。

如何挑选加速度计

  选择加速度计时,几个功能是重要的考虑的,包括电源要求和通信接口,如前文所述。考虑附加功能如下:

范围

  大多数的加速度计将有他们可以衡量的可选择的范围。这些范围从 ±250g 到 ± 1g发生变化。通常情况下,小范围内、 更多敏感读数将来自加速度计。例如,要测量在一个桌上较小的振动,使用一种小量程加速度计将比使用 250 g 范围 (这是更适合火箭)提供更详细的数据。

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The ADXL362 Triple Axis Accelerometer can measure ±2g, ±4g, and ±8g.

补充功能

  一些加速度计包括自来水检测 (适用于低功耗应用程序)、 自由落体检测 (用于主推动保护)、 温度补偿 (在航位推算的情况下提高精度) 和 0-g 距离传感等功能。对于这些类型的加速度计的功能需要将由纳入了加速度计的应用程序决定。

  另外还有IMUs (惯性测量单元) 可用,其中包括加速度计、 陀螺仪、甚至把磁强计为单一的 IC 封装或板子。一些例子包括 MPU6050 andMPU9150。这些都常用于运动跟踪应用程序和无人机指导系统,这些程序系统中的一个对象的位置和方向是重要。

 


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