您现在的位置是:首页 > 功率器件 > 技术解析

双轴加速度传感器的优势

时间:2019-06-12 来源:互联网 关键字:传感器   双轴加速传感器   单轴加速传感器   

本文将深入探讨,使用双轴加速度传感器相比较单轴加速度传感器有什么优势。以及如何根据项目要求计算加速度传感器的最小灵敏度,以及如何选型。

双轴加速度传感器三个优势

降低与重力平面对齐的要求

对于单轴加速度传感器,加速度传感器的输出为Ax=sin(θ)*1g,如果检测轴与重力平面没有很好的对齐,会影响重力加速度在检测轴上的分量,从而影响检测精度。

设置双轴加速度传感器,X轴与重力平面垂直,Y轴与重力平面平行。加速度传感器X轴输出值与θ的正弦值成比例Ax=sin(θ)*1g,Y轴输出值与θ的余弦值Ay=cos(θ)*1g成比例。我们也可以把加速度传感器X轴与Y轴输出值相除,得到Ax/Ay = sin(θ)*1g / cos(θ)*1g =tan(θ)。这时我们可以看到,重力加速度g不再公式里面了。这代表即使XY平面与重力平面存在一定倾斜,也可以确保检测XY平面上倾斜角的精准度。这个特性弥补了单轴加速度传感器必须与重力平面对齐这一缺陷。

检测角度可以扩展到360°

当360°旋转单轴加速度传感器时,每个加速度传感器输出值Ax可能会对应两个角度。

如下图,当角度在90°到270°,单轴加速度传感器输出值Ax与角度一一对应,超过这个范围,每个输出值Ax在360°范围内,对应两个倾斜角度,无法有效的区分。

1.jpg

图1:单轴加速度传感器360°旋转对应输出

而当我们使用双轴加速度传感器检测360°范围倾斜角时,设加速度传感器两个输出轴Ax与Ay。并且两个输出轴互相垂直,这样我们便可通过Ax与Ay的正负值来判断旋转角度的范围,从而使得双轴加速度传感器输出值与倾斜角度在360°范围内一一对应

2.jpg

图2:不同象限与加速度输出值正负的关系

如上图,根据Ax与Ay的正负可以把XY平面倾斜角度分成4个象限:

第一象限:Ax+与Ay+

第二象限:Ax+与Ay-

第三象限:Ax-与Ay-

第四象限:Ax-与Ay+

然后,可以根据Ax与Ay的比值确定具体角度。

灵敏度基本恒定

双轴加速度传感器当θ在60°到90°变化时,X轴输出值相对倾斜角的灵敏度下降,同时Y轴输出相对倾斜角的灵敏度升高,两者很好的相互补充。

设置双轴加速度传感器,X轴与重力平面垂直,Y轴与重力平面平行。加速度传感器X轴输出值与θ的正弦值成比例Ax=sin(θ)*1g,Y轴输出值与θ的余弦值Ay=cos(θ)*1g成比例。把加速度传感器X轴与Y轴输出值相除,得到Ax/Ay = sin(θ)*1g / cos(θ)*1g =tan(θ)。

根据tan(θ)函数特性可以看出,随着θ增大,增量灵敏度越来越高。同时可以看出,如果要计算系统最小灵敏度,可以取θ=0时输出变化的增量。根据公式Ax=sin(θ)*1g,可以近似计算最小灵敏度。当θ=0时,S[g]= ΔAx= sin(P)*1g , 其中P为系统要求的最小步长。

假设应用要求最小分辨率为1°。取θ=0,步长P为1°时,灵敏度S[g]= sin(1°)=17.45mg/1°。即对应数字输出加速度传感器,每个LSB要区分17.45mg输出,那么对应灵敏度最少是58LSB/g (1g/17.45mg)。

加速度传感器的灵敏度选型

在Digi-Key上,可以根据参数筛选电子元器件的功能。对于加速度传感器,列出了灵敏度的参数栏。

3.jpg

图3,Digi-Key提供根据参数筛选电子元器件的功能

灵敏度(LSB/g)主要针对数字输出加速度传感器,代表一个重力加速度(g)下,输出能区分多少位LSB。上面已经根据应用要求推导出,假设应用要求最小分辨率为1°,灵敏度需要大于58LSB/g。那么可以根据这一结果直接在参数栏里选择。

在参数筛选列表我们可能会发现,%/g来表示灵敏度。这个一般用在输出为占空比的加速度传感器。举例:ADI的ADXL213AE输出信号为占空比调制的数字信号,与加速度成比例。0g偏置=50%占空比,增加一个重力加速度,占空比改变30%。

灵敏度(mV/g)主要针对模拟输出加速度传感器,代表1个重力加速度下,输出电压的幅值。对应于模拟输出加速度传感器。举个例子:ADI的ADXL203CE,其中对应灵敏度为1000mV/g。应用要求最小分辨率为1°,根据上面推导至少需要能够分辨17.45mg/1°。那么后续的检测电路至少需要分辨17.45mV(1000mV*17.45mg/1g)的信号。

本文小结

双轴加速度传感器在检测倾斜角时,由于灵敏度基本恒定,相比较单轴加速度传感器而言,减小了对加速度传感器灵敏度的要求。同时,双轴加速度传感器不需要与重力平面对齐,并且实现了360°倾斜角检测。

有关三轴加速度传感器倾斜角检测时,相对于单轴/双轴加速度传感器,有什么优势,又有什么特点,敬请大家继续关注我们。

换一批

延伸阅读

[资讯] 怎样用GPIO?

怎样用GPIO?

因为按键都是机械式的,两个金属片在接触的瞬间,从微秒级的时间段来看,会存在接触-断开-再接触这样的轻微的抖动。直到两个金属片牢牢的接触到一起之后,抖动才会消失。所谓按键去抖动,就是通过延时来消除掉接触再断开这种异常状态的。......

关键字:寄存器 传感器

[资讯] 物联网技术不断发展,IoT 平台的具体情况如何?

物联网技术不断发展,IoT 平台的具体情况如何?

据IDC预测,到2025年全球将有416亿部物联网联网设备。随着物联网技术的发展,行业人士的关注焦点从云端扩展到边缘,同时5G、人工智能和边缘计算成为近两年物联网技术发展中的关键驱动力。 ......

关键字:物联网 传感器 人工智能

[资讯] Realme 5 下月发布?将搭载 64MP 镜头

Realme 5 下月发布?将搭载 64MP 镜头

目前Realme印度CEO MadhavSheth发推特宣布,搭载64MP镜头的Realme手机将在排灯节之前发布。 ......

关键字:手机 Realme5 三星传感器

[资讯] 索尼 CMOS 辉煌不再?三星已开启进攻

索尼 CMOS 辉煌不再?三星已开启进攻

韩国三星电子将在决定智能手机拍照功能的图像传感器的供给方面,向中国大型智能手机企业发起拉拢攻势。居世界第4位的小米8月7日发布消息称,将在自身产品上采用三星5月推出的新型图像传感器。居第5位的OPPO也将在近期宣布在面向新兴市场国家年轻人的......

关键字:三星 索尼 传感器

[资讯] Realme或拔得头筹,推出首个6400万像素手机

Realme或拔得头筹,推出首个6400万像素手机

不得不感叹手机技术的发展实在是太快了,今年刚过半,厂商就已经给我们带来了不少“全新黑科技”,比如小米和vivo的100W和120W快充,还有OPPO和小米的屏下隐形镜头,近日realme CMO徐起公布了全球首张6400万四摄手机实拍样张。......

关键字:传感器 像素 三星
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

盘点精彩绝伦的设计

盘点精彩绝伦的设计

测量放大电路必须把两根线上的压差检测出来,它们分别是100V和99.9V,共模就有99.95V,……

怎样设计调速开关的电路?

怎样设计调速开关的电路?

对交流电机而言,调速方式有:电感式调速,抽头式调速,电容式调速,控硅调速,变频式……

教你分区射频电路板

教你分区射频电路板

最小电容值通常取决于其自谐振频率和低引脚电感,C4的值就是据此选择的。C3和C2的值由……

项目外包