加速度傳感器在汽車防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：在分析竊賊盜竊汽車常用手法的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了汽車防盜監(jiān)測(cè)所需的傳感器件。探討了在汽車防盜系統(tǒng)中，將美國(guó)AD公司生產(chǎn)的加速度傳感器ADXL202同時(shí)作為振動(dòng)傳感器和傾角傳感器的兩種不同的敏感器件設(shè)計(jì)方案，并對(duì)采用該傳感器的信息處理方法進(jìn)行了探討。

　　現(xiàn)代汽車的防盜系統(tǒng)通常采用對(duì)車體的沖擊、振動(dòng)監(jiān)測(cè)的方式防盜預(yù)警，常用的器件多為磁效應(yīng)傳感器。雖然磁效應(yīng)加速度傳感器的敏感性能很好，但由于磁傳感器存在裝配、安裝誤差，其頻率響應(yīng)不穩(wěn)定，會(huì)造成后續(xù)信號(hào)處理電路和微控制器接口電路比較復(fù)雜，致使系統(tǒng)報(bào)警的可靠性降低，誤報(bào)率較高。另外，拖車或整車搬運(yùn)的方法也是目前竊賦盜竊汽車常用的手段，對(duì)付這種盜竊方式最有效的方法是對(duì)車體的傾斜角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而磁效應(yīng)傳感器無法測(cè)量靜態(tài)加速度，不能對(duì)車體的傾斜角度進(jìn)行測(cè)量，也就無法對(duì)這種盜竊方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警?？傊么判?yīng)傳感器不能很好地完成防盜監(jiān)測(cè)的任務(wù)，這就需要一種更合理、更可靠的傳感器件來替代。

　　ADXL202是AD公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)采用MEMs工藝制作的低價(jià)格、低功耗、單芯片集成雙軸加速度傳感器，3～5.25V單電源供電，工作電流小于6mA，可以測(cè)量O～5kHz、±2g范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)加速度，60Hz時(shí)分辨率為2mg，可以數(shù)字、模擬信號(hào)形式輸出，體積僅為5mm×5mm×2mm；可以對(duì)車體微小振動(dòng)和整車的傾斜角度同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。將其應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)不但擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍，而且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了防盜系統(tǒng)報(bào)管的可靠性。因此，選定其作為汽車防盜系統(tǒng)的傳感器件。

1 加速度傳感器ADXL202的工作機(jī)理

　　1．1 利用ADXL202進(jìn)行加速度測(cè)量的基本原理

　　ADXL202的模塊結(jié)構(gòu)如圖l所示，它是在單一芯片上集成兩個(gè)相互獨(dú)立、測(cè)量方向相互垂直的敏感元的測(cè)量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器；由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個(gè)極板，電容的另一極扳固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對(duì)位置變化時(shí)，電容值也發(fā)生變化；兩個(gè)敏感元的信號(hào)處理電路將各自的電容變化轉(zhuǎn)換成幅值與加速度成正比的方波信號(hào)，經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后，就能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過引腳XOUTYOUT進(jìn)行輸出。另外，ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號(hào)。

1．2 ADXL202引腳功能簡(jiǎn)介

　　ADXL202的封裝形式為L(zhǎng)CC-8，其封裝和引腳的示意圖如圖2所示。

　　引腳ST用于芯片自測(cè)，VDD上電后，ST在靜電力的作用下，輸出的工作循環(huán)脈寬改變10％左右，相當(dāng)于作用800mg加速度的輸出信號(hào)，測(cè)試這個(gè)引腳就可以用于判斷芯片是否正常工作；引腳T2需外接RSET電阻，在0．5ms～10ms范圍內(nèi)設(shè)置工作循環(huán)周期T2；引腳COM作為公共接地端；引腳XOUT、YOUT用于輸出數(shù)字信號(hào)；引腳XFILT、YFILT外加濾波電容，用以設(shè)置檢測(cè)信號(hào)的帶寬范圍，VDD引腳作為芯片供電電源輸入端。