加速度計(jì)和陀螺儀傳感器：原理、檢測(cè)及應(yīng)用

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作者：MajidDadafshar 時(shí)間：2014-05-27 來源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及，移動(dòng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)也帶動(dòng)了MEMS需求的日益旺盛。實(shí)際上，MEMS傳感器正在成為消費(fèi)類和移動(dòng)產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵要素，例如游戲控制器、智能手機(jī)和平板電腦。MEMS為用戶提供了與其智能設(shè)備交互的全新方式。本文簡(jiǎn)要介紹MEMS的工作原理、檢測(cè)架構(gòu)以及各種潛在應(yīng)用。

　　物體重心的模擬電壓通過電荷放大、信號(hào)調(diào)理、解調(diào)及低通濾波，然后利用Σ-Δ ADC將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。將ADC輸出的數(shù)字比特流送至FIFO緩存器，后者將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)流。隨后，可通過諸如I2C或SPI等串行協(xié)議讀取數(shù)據(jù)流，再將其送至主機(jī)做進(jìn)一步處理(圖5)。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/247467.htm

　　Σ-Δ ADC具有信號(hào)帶寬較窄，分辨率非常高，適合加速度計(jì)應(yīng)用。Σ-Δ ADC輸出由其位數(shù)決定，很容易轉(zhuǎn)換成“g” (單位)，用于加速度計(jì)算?！癵”為重力加速度。

　　例如，10位ADC的滿幅讀數(shù)為(210 - 1=1023，以3.3V為基準(zhǔn)，如果X軸讀數(shù)為600，那么我們即可利用下式得出X軸的電壓：

　　每個(gè)加速度都具有零點(diǎn)加速度對(duì)應(yīng)的電壓，該電壓對(duì)應(yīng)于0g。我們首先計(jì)算相對(duì)于零加速度0g電壓的偏移(在數(shù)據(jù)資料中給出，假設(shè)為1.65V)：

　　現(xiàn)在，為進(jìn)行最終轉(zhuǎn)換，我們將0.29V除以加速度計(jì)的靈敏度(在數(shù)據(jù)資料中給出，假設(shè)為0.475 V/g)：

　　4 多軸加速度計(jì)

　　下面，我們結(jié)合圖3并以一個(gè)實(shí)際的加速度計(jì)為例進(jìn)行討論(圖6)。

　　我們可清晰地將加速度計(jì)的每個(gè)元件與其力學(xué)模型關(guān)聯(lián)起來。

　　將加速度計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝(90度，如圖7所示)，即可得到較精密應(yīng)用所需的2軸加速度計(jì)。

　　有兩種方法可構(gòu)建兩軸加速度計(jì)：將兩個(gè)不同的單軸加速度計(jì)傳感器互相垂直安裝;使用單個(gè)質(zhì)量塊，利用電容傳感器測(cè)量沿兩個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)。

　　5 選擇加速度計(jì)

　　為指定應(yīng)用選擇加速度計(jì)時(shí)，考慮以下關(guān)鍵特性非常重要：

　　1. 帶寬 (Hz)：傳感器的帶寬表示加速度計(jì)能夠響應(yīng)的振動(dòng)頻率范圍，或者能夠獲取可靠讀數(shù)的頻率。人類不可能產(chǎn)生超出10Hz-12Hz范圍的運(yùn)動(dòng)。所以，對(duì)于檢測(cè)傾斜或人體運(yùn)動(dòng)來說，40Hz至60Hz采樣帶寬足以滿足要求。