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- 加速度計(jì)初學(xué)者指南
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/7/23
什么是加速度計(jì)？
加速度計(jì)是一種機(jī)電設(shè)備，可以測(cè)量加速度。這些力可能是靜態(tài)的，例如恒定的重力在您的腳上拉動(dòng)，也可能是動(dòng)態(tài)的-由移動(dòng)或振動(dòng)加速度計(jì)引起。
加速度計(jì)有什么用？
通過(guò)測(cè)量由于重力引起的靜態(tài)加速度，您可以找出設(shè)備相對(duì)于地球傾斜的角度。通過(guò)感測(cè)動(dòng)態(tài)加速度，您可以分析設(shè)備的移動(dòng)方式。首先，測(cè)量?jī)A斜度和加速度似乎并不那么令人興奮。但是，工程師想出了很多方法來(lái)與他們一起制作真正有用的產(chǎn)品。
加速度計(jì)可以幫助您的項(xiàng)目更好地了解其周圍環(huán)境。在上坡行駛嗎？再走一步，它會(huì)跌倒嗎？它是水平飛行還是潛水轟炸您的教授？好的程序員可以使用加速度計(jì)提供的數(shù)據(jù)編寫代碼來(lái)回答所有這些問(wèn)題。加速度計(jì)可以使用振動(dòng)測(cè)試來(lái)幫助分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的問(wèn)題，或者甚至可以用它來(lái)制造樂(lè)器。
在計(jì)算世界中，IBM和Apple最近已開(kāi)始在筆記本電腦中使用加速度計(jì)，以保護(hù)硬盤免受損壞。如果您不小心摔落了筆記本電腦，則加速度計(jì)會(huì)檢測(cè)到突然的自由落體，并關(guān)閉硬盤驅(qū)動(dòng)器，以免磁頭撞到盤片上。以類似的方式，高g加速度計(jì)是檢測(cè)車禍并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間展開(kāi)安全氣囊的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。
三軸加速度計(jì)
加速度計(jì)如何工作？
制作加速度計(jì)的方法有很多！一些加速度計(jì)利用壓電效應(yīng)-它們包含微觀晶體結(jié)構(gòu)，這些晶體結(jié)構(gòu)會(huì)受到加速力的作用，從而產(chǎn)生電壓。另一種方法是通過(guò)檢測(cè)電容的變化。如果您有兩個(gè)彼此相鄰的微結(jié)構(gòu)，則它們之間會(huì)有一定的電容。如果加速力使結(jié)構(gòu)之一移??動(dòng)，則電容將改變。添加一些電路以將電容轉(zhuǎn)換為電壓，您將獲得一個(gè)加速度計(jì)。還有更多方法，包括使用壓阻效應(yīng)，熱氣泡和光。
購(gòu)買加速度計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮什么？
模擬與數(shù)字 -首先，您必須在具有模擬輸出或數(shù)字輸出的加速度計(jì)之間進(jìn)行選擇。這將由與加速度計(jì)接口的硬件決定。模擬式加速度計(jì)可輸出與加速度成比例的連續(xù)電壓。例如0g為2.5V，0.5g為2.6V，1g為2.7V。數(shù)字加速度計(jì)通常將脈沖寬度調(diào)制（PWM）用于其輸出。這意味著將有一個(gè)特定頻率的方波，并且高電壓的時(shí)間將與加速度成正比。
如果您使用的是BASIC Stamp或任何其他具有純數(shù)字輸入的微控制器，則很可能需要使用數(shù)字輸出加速度計(jì)。這里的缺點(diǎn)是，它需要您使用微控制器的時(shí)序資源來(lái)測(cè)量占空比，以及執(zhí)行計(jì)算量大的除法運(yùn)算。
如果您使用帶模擬輸入的PIC / AVR / OOPIC /標(biāo)槍或完全基于模擬的電路，則模擬幾乎總是最好的選擇。根據(jù)編譯器的不同，測(cè)量模擬加速度可以很簡(jiǎn)單，例如acceleration = read_adc（）;。并且可以在幾微秒內(nèi)完成。
軸數(shù)-對(duì)于大多數(shù)項(xiàng)目，兩個(gè)就足夠了。但是，如果要嘗試3D定位，則需要一個(gè)3軸加速度計(jì)，或兩個(gè)以直角安裝的2軸加速度計(jì)。
最大擺幅 -如果您只關(guān)心使用地球重力來(lái)測(cè)量?jī)A斜度，則±1.5g加速度計(jì)將綽綽有余。如果要使用加速度計(jì)來(lái)測(cè)量汽車，飛機(jī)或機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，則±2g應(yīng)該給您足夠的工作空間。對(duì)于啟動(dòng)或停止非常突然的項(xiàng)目，您將需要一個(gè)能夠處理±5g或更大的項(xiàng)目。
靈敏度-一般來(lái)說(shuō)，靈敏度越高越好。這意味著對(duì)于給定的加速度變化，信號(hào)的變化將更大。由于較大的信號(hào)變化更易于測(cè)量，因此您將獲得更準(zhǔn)確的讀數(shù)。
帶寬 -這意味著每秒可以獲取可靠的加速度讀數(shù)的時(shí)間。對(duì)于緩慢移動(dòng)的傾斜感應(yīng)應(yīng)用，50Hz的帶寬可能就足夠了。如果打算進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量或控制快速移動(dòng)的機(jī)器，則需要幾百Hz的帶寬。
阻抗/緩沖問(wèn)題-到目前為止，這是涉及模擬加速度計(jì)的項(xiàng)目中最常見(jiàn)的單一問(wèn)題源，因?yàn)楹苌儆腥藦氐组喿x所需的文檔。PIC和AVR數(shù)據(jù)手冊(cè)均指定要使AD轉(zhuǎn)換正常工作，所連接的器件的輸出阻抗必須低于10kΩ。不幸的是，ADI公司的模擬加速度計(jì)的輸出阻抗為32kΩ。解決方案是使用低輸入失調(diào)軌到軌運(yùn)算放大器作為緩沖器來(lái)降低輸出阻抗。據(jù)我們所知，DE-ACCM是唯一為您解決此問(wèn)題的加速度計(jì)解決方案。
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