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加速度傳感器的工作原理

發(fā)布時(shí)間:2025-01-16 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】從本文開始將為大家具體介紹傳感器相關(guān)的內(nèi)容。正如在“前言”中提到的,將從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)展開相關(guān)介紹。我們首先來了解“加速度傳感器”。近年來,加速度傳感器被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等眾多設(shè)備中,可以說是人們最熟悉的傳感器之一。


本文的關(guān)鍵要點(diǎn)

?“加速度傳感器”是用來檢測單位時(shí)間內(nèi)的速度(即加速度)的傳感器。

?從原理方面看,加速度傳感器是通過檢測因移動或傾斜而引發(fā)的與彈簧連接的質(zhì)量塊的位置變化來獲得加速度的。


從本文開始將為大家具體介紹傳感器相關(guān)的內(nèi)容。正如在“前言”中提到的,將從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)展開相關(guān)介紹。我們首先來了解“加速度傳感器”。近年來,加速度傳感器被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等眾多設(shè)備中,可以說是人們最熟悉的傳感器之一。


什么是加速度傳感器


“加速度”是指單位時(shí)間內(nèi)的速度,測量這種加速度的傳感器即是“加速度傳感器”。通過測量加速度,可以檢測物體的運(yùn)動、傾斜、振動等變化的程度。


加速度相關(guān)的單位主要有三個(gè):

?SI單位制的m/s2(米每二次方秒)

?MKS單位制的G:標(biāo)準(zhǔn)重力加速度(1G=9.80665 m/s2)

?CGS單位制的Gal(伽):地震加速度(100 Gal=1 m/s2)


加速度傳感器的工作原理


下圖是加速度傳感器的常見檢測方式示意圖。如圖所示,當(dāng)使箱子移動(例如向左上方移動)時(shí),也就是發(fā)生加速度時(shí),與彈簧連接的質(zhì)量塊的位置將會發(fā)生改變,通過捕捉這種位置變化來推導(dǎo)出加速度。


右圖表示通過質(zhì)量塊位置檢測傾斜角度的原理。給實(shí)際的靜止?fàn)顟B(tài)施加1G的重力。當(dāng)箱子傾斜時(shí),質(zhì)量塊的位置發(fā)生變化,由于重力方向已知,因此可以檢測出傾斜角度。


加速度傳感器的工作原理


加速度傳感器的軸


加速度傳感器有“軸”的概念。例如,三軸加速度傳感器可以檢測X、Y和Z軸(方向)的G,通俗地講,可以檢測上、下、前、后、左、右的G。具體所需的軸數(shù)會因用途而異,近年來,可以掌握三維狀態(tài)的三軸加速度傳感器應(yīng)用很廣泛。三軸加速度傳感器是一種將三個(gè)分別用來測量三個(gè)方向上的G的傳感器集于一體的傳感器。


在前面用于介紹工作原理的示意圖中,彈簧在X、Y和Z方向上,所以是三軸的傳感器。下面是使用三軸加速度傳感器進(jìn)行傾斜檢測的示例。通過該示例應(yīng)該可以理解“軸”的概念。


加速度傳感器的工作原理


這是使Y軸水平固定、使傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)的情況。此時(shí)變化的是X和Z軸。圖中已將X和Z軸變化時(shí)的傳感器輸出以電壓值的形式繪制成曲線圖。當(dāng)從水平狀態(tài)(0度/0g)旋轉(zhuǎn)90度時(shí),X軸輸出Vx為+1g,再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)+90度,變?yōu)?180度(翻轉(zhuǎn)后水平)時(shí),X軸輸出Vx變?yōu)?g。當(dāng)然,Y軸輸出Vy保持0g不變。Z軸輸出Vz為90度的相位差。


要想求出傾斜角θ,如圖所示,假設(shè)合成向量|G|=A,則G=(Vx, Vy, Vz)=(A sinθ, 0, A cosθ)。


在下一篇中,將為您介紹加速度傳感器的分類和應(yīng)用案例。

文章來源:羅姆半導(dǎo)體集團(tuán)


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