【導讀】本次實驗的目標是使用 ADXL327 構建一個簡單的傾斜傳感器,并觀察輸出電壓如何隨x軸和y軸上的傾斜度而變化。
使用ADXL327的傾斜傳感器
背景知識
傾斜傳感器用于測量參考平面的多個軸上的傾斜度。這些傳感器可產(chǎn)生與相對于軸的傾斜度成比例的電信號。傾斜位置參考重力進行測量,通過傾斜位置就可以輕松檢測方向或傾斜度。
在本次實驗中,我們將使用ADXL327加速度計監(jiān)測x和y兩個軸上的傾斜度。該集成電路的功能框圖如圖1所示。
圖1.ADXL327的功能框圖
ADXL327是一款完整的小尺寸、低功耗、三軸加速度計,提供經(jīng)過信號調理的電壓輸出,它可以測量傾斜檢測應用中的靜態(tài)重力加速度,以及運動、沖擊或振動導致的動態(tài)加速度。輸出信號為模擬電壓,與加速度成比例。ADXL327采用單一結構檢測x、y和z軸。因此,這三個軸的檢測方向具有很高的正交特性且跨軸靈敏度很低。
圖2.加速度靈敏度軸
材料
● ADALM2000主動學習模塊
● 無焊試驗板和跳線套件
● 一個ADXL327加速度計
● 兩個0.047μF電容
● 一個0.1 μF電容
● 兩個AD8561比較器
● 四個LED
● 四個100 Ω電阻
硬件設置
首先,在無焊試驗板上構建圖1所示的電路。將CDC電容放置在ADXL327電源引腳附近,以使加速度計充分退耦,從而消除電源噪聲。對于大多數(shù)應用,單個0.1 μF電容比較適當。XOUT和YOUT引腳必須添加電容,以便利用低通濾波實現(xiàn)抗混疊和噪聲抑制。請參閱ADXL327數(shù)據(jù)手冊,了解如何選擇這些電容的值。對于此應用,可以使用0.047 μF濾波電容。試驗板連接如圖3所示。
圖3.ADXL327傾斜傳感器試驗板連接
程序步驟
打開3 V正電源,監(jiān)視示波器通道1上的XOUT和通道2上的YOUT。在所有電源電壓下,零g偏置輸出標稱值等于VS/2。在本例中,可看到大約1.5 V的偏置信號。如果在x或y軸上以不同角度傾斜試驗板,輸出電壓將隨著檢測到的運動成比例地增大或減小。
帶LED指示燈的傾斜傳感器
背景知識
我們在示波器上監(jiān)測ADXL327加速度計的輸出電壓。使用AD8561比較器和LED,可以使傾斜傳感器在傾斜度發(fā)生變化或檢測到振動時發(fā)送光信號。每個軸使用一個AD8561比較器。兩個軸上的零g偏置輸出相似,并且將作為兩個比較器的基準。比較器的兩路輸出上各連接一個LED。兩個輸出信號相反,因此一次只有一個LED激活。
圖4.零g偏置輸出
硬件設置
在無焊試驗板上,為加速度計的每路輸出添加兩個比較器和兩個LED(帶有相應的限流電阻)。電路原理圖如圖5所示,試驗板連接如圖6所示。
圖5.帶LED的傾斜傳感器的電路原理圖
圖6.帶LED的傾斜傳感器的試驗板連接
程序步驟
在這種情況下,我們需要將兩個比較器的電源V+和V-設置為±5 V。信號發(fā)生器通道1 (W1)將設置為恒定的3 V波形,并用作ADXL327的VS。信號發(fā)生器的第二通道(W2)將用作比較器的基準輸入,其值必須設置為大約等于零g輸出偏置。此值之前已針對加速度計的兩路輸出進行過測量(圖4)。這樣,每次檢測到傾斜度變化且電壓改變時,比較器的輸出都會改變其狀態(tài),從而相應地點亮LED。示波器只有兩個通道可用,因此我們可以一次分析加速度計的一個輸出電壓,但LED會亮起并指示x軸和y軸有變化。XOUT連接到通道1,W2生成的基準電壓連接到通道2。
圖7.零g偏置XOUT和基準
如果在x軸上向右傾斜試驗板,比較器的輸入電壓將低于基準電壓,因此/OUT引腳將處于高電平,從而點亮相應的LED。
圖8.x軸向右傾斜對應的電壓
如果傾斜方向相反,即向左傾斜,則比較器的輸入電壓高于基準電壓,OUT引腳變?yōu)楦唠娖?,與其連接的LED點亮。
圖9.x軸向左傾斜對應的電壓
問題:
改變CDC的值會對電路產(chǎn)生什么影響?
用戶為什么要限制帶寬?限制XOUT、YOUT和ZOUT帶寬的標準是什么?
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