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一文深度了解加速度傳感器的應(yīng)用場景


  來源: 互聯(lián)網(wǎng) 時(shí)間:2023-04-07 編輯:儀器儀表WXF
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加速度傳感器有兩種:一種是角加速度傳感器,是由陀螺儀改進(jìn)過來的。另一種就是線加速度傳感器。它也可以按測量軸分為單軸、雙軸和三軸加速度傳感器。


現(xiàn)在,加速度傳感器廣泛應(yīng)用于游戲控制、手柄振動(dòng)和搖晃、汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測、地震檢測、工程測振、地質(zhì)勘探、振動(dòng)測試與分析以及安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察等多種領(lǐng)域。下面就舉例幾種應(yīng)用場景,更好的認(rèn)識(shí)加速度傳感器。


三軸加速度傳感器的應(yīng)用


1、車身安全、控制及導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用


加速度傳感器已被廣泛應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域,主要集中在車身操控、安全系統(tǒng)和導(dǎo)航,典型的應(yīng)用如汽車安全氣囊(Airbag)、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛系統(tǒng)等。


目前車身安全越來越得到人們的重視,汽車中安全氣囊的數(shù)量越來越多,相應(yīng)對(duì)傳感器的要求也越來越嚴(yán)格。整個(gè)氣囊控制系統(tǒng)包括車身外的沖擊傳感器(Satellite Sensor)、安置于車門、車頂,和前后座等位置的加速度傳感器(G-Sensor)、電子控制器,以及安全氣囊等。電子控制器通常為16位或32位MCU,當(dāng)車身受到撞擊時(shí),沖擊傳感器會(huì)在幾微秒內(nèi)將信號(hào)發(fā)送至該電子控制器。


隨后電子控制器會(huì)立即根據(jù)碰撞的強(qiáng)度、乘客數(shù)量及座椅/安全帶的位置等參數(shù),配合分布在整個(gè)車廂的傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和做出相應(yīng)評(píng)估,并在最短的時(shí)間內(nèi)通過電爆驅(qū)動(dòng)器(Squib Driver)啟動(dòng)安全氣囊保證乘客的生命安全。


通常僅靠ABS和牽引控制系統(tǒng)無法滿足車輛在彎曲路段上的行車安全要求。該場合下電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng) (ESC) 就能夠通過修正駕駛員操作中的轉(zhuǎn)向不足或過度轉(zhuǎn)向,來控制車輛使其不偏離道路。該系統(tǒng)通過使用一個(gè)陀螺儀來測量車輛的偏航角,同時(shí)用一個(gè)低重力加速度傳感器來測量橫向加速度。將所得測量數(shù)據(jù)與通過行駛速度和車輪傾斜角兩項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì),從而調(diào)整車輛轉(zhuǎn)向以防止發(fā)生側(cè)滑。


除了車身安全系統(tǒng)這類重要應(yīng)用以外,目前加速度傳感器在導(dǎo)航系統(tǒng)中的也在扮演重要角色。其主要利于GPS衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位。而當(dāng)進(jìn)入衛(wèi)星信號(hào)接收不良的區(qū)域或環(huán)境中,如遂道、高樓林立、叢林地帶,就會(huì)因失去信號(hào)而喪失導(dǎo)航功能?;贛EMS技術(shù)的3軸加速度傳感器配合陀螺儀或電子羅盤等元件一起可創(chuàng)建方位推算系統(tǒng)(DR, Dead Reckoning),對(duì)GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)性應(yīng)用。


2、硬盤抗沖擊防護(hù)


目前由于海量數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)方面的需求,硬盤和光驅(qū)等元器件被廣泛應(yīng)用到筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)/攝相機(jī)、便攜式DVD機(jī)、PMP等設(shè)備中。便攜式設(shè)備由于其應(yīng)用場合的原因,經(jīng)常會(huì)意外跌落或受到碰撞,而造成對(duì)內(nèi)部元器件的巨大沖擊。


為了使設(shè)備以及其中數(shù)據(jù)免受損傷,越來越多的用戶對(duì)便攜式設(shè)備的抗沖擊能力提出要求。


一般便攜式產(chǎn)品的跌落高度為1.2~1.3米,其在撞擊大理石質(zhì)地面時(shí)會(huì)受到約50KG的沖擊力,硬盤等高速旋轉(zhuǎn)的器件卻在此類沖擊下顯得十分脆弱。


如果在硬盤中內(nèi)置3軸加速度傳感器,當(dāng)?shù)浒l(fā)生時(shí),系統(tǒng)會(huì)檢測到加速的突然變化,并執(zhí)行相應(yīng)的自我保護(hù)操作,如關(guān)閉抗震性能差的電子或機(jī)械器件,讓磁頭復(fù)位,以減少硬盤的受損程度。


3、消費(fèi)產(chǎn)品中的創(chuàng)新應(yīng)用


3軸加速度傳感器為傳統(tǒng)消費(fèi)及手持電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了革命性的創(chuàng)新空間。其可被安裝在游戲機(jī)手柄上,作為用戶動(dòng)作采集器來感知其手臂前后、左右,和上下等的移動(dòng)動(dòng)作,并在游戲中轉(zhuǎn)化為虛擬的場景動(dòng)作如揮拳、揮球拍、跳躍、甩魚竿等,把過去單純的手指運(yùn)動(dòng)變成真正的肢體和身體的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)比以往按鍵操作所不能實(shí)現(xiàn)的臨場游戲感和參與感。


此外,3軸加速度傳感器還可用于電子計(jì)步器,人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動(dòng),而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過零點(diǎn),從而計(jì)算出人所走的步或跑步所走的步數(shù),從而計(jì)算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計(jì)算出卡路里的消耗。


為電子羅盤(3D Compass)提供補(bǔ)償功能,如果不帶傾斜校正的電子指南針,需要用戶水平放置。而利用加速度傳感器可以測量傾角的這一原理,可以對(duì)電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。


也可用于數(shù)碼相機(jī)的防抖,檢測手持設(shè)備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度,當(dāng)振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過大時(shí)鎖住照相快門,使所拍攝的圖像永遠(yuǎn)是清晰的。


3軸加速度傳感器的應(yīng)用范圍很廣, 還能用于手持設(shè)備的姿態(tài)識(shí)別和UI操作。例如借助3軸加速度傳感器,手持設(shè)備可實(shí)現(xiàn)畫面自動(dòng)轉(zhuǎn)向。


設(shè)備顯示的畫面和信息會(huì)根據(jù)用戶的動(dòng)作而自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。其通過內(nèi)部傳感器對(duì)重力向量的方向檢測來確定設(shè)備處于水平或垂直狀態(tài),并自動(dòng)調(diào)整顯示狀態(tài),給用戶帶來方便。


4、趣味性擴(kuò)展功能


3軸加速度傳感器對(duì)用戶操控動(dòng)作的轉(zhuǎn)變還可轉(zhuǎn)化為許多趣味性的擴(kuò)展功能上,如虛擬樂器、虛擬骰子游戲,以及“閃訊”(Wave Message)等。


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