分析加速度传感器的工作原理与应用

发布时间:2013-06-19

速度传感器是能够测量加速度电子设备。加速力就是当一个物体在加速力作用在物体上,如重力,重力。加速力可以是常数,如g,它可以是可变的。加速度计有两种:一种是角加速度计,陀螺仪(角速度传感器)改善。另一种是线性加速度计。

一般使用

通过测量重力加速度,就可以计算出相对于水平面的倾斜角度的移动设备。通过分析动态加速度,你可以分析移动设备的方式。但刚开始的时候,你会发现光测量倾角和加速度似乎并不十分有用。但现在,工程师们想出很多方法可以得到更多有用的信息。

加速度传感器的机器人可以帮助你了解它现在所处的环境。登山?或者在下降,摔倒了没有?类或飞行机器人,姿态控制是至关重要的。但也能保证你的机器人不带自己去轰炸拥挤的地方。一个好的程序员可以使用加速度计来回答上述所有问题。加速度传感器或发动机的振动进行分析。

通过加速度传感器测量的加速度牵引。

新的IBM Thinkpad笔记本电脑内置加速度计,能够动态监测振动的笔记本在使用过程中,并根据这些振动数据,系统会智能地选择关闭硬盘,或让它继续运行,这样可以大限度的保护由于振动,颠簸的工作环境等,通过计算机的硬盘损伤所引起,大程度的保护里面的数据或不慎摔倒。目前的另一个用途是用在数码相机和摄像机,但也拍摄时手振动加速度传感器是用来检测,并根据这些振动,自动调整相机的对焦。

概括起来,加速度传感器可以用在控制,手柄振动和摇晃,仪器仪表,汽车制动启动检测,地震监测,报警系统,玩具,结构,环境监测,振动工程,地质勘探,铁路,桥梁,大型水坝振动测试和分析;鼠标,高层建筑结构动力学和振动安全侦察。

美国ICSensors加速度传感器,332301240等地震监测,低频应用,测试设备,机械控制。

使用加速度传感器,机械,道路和桥梁振动试验,目前大多采用HK9101 Hk9102的其他机械振动可以被检测到的振动过程中,水,上桥的车辆的加速度值的影响。

我们只需要测量F对线性加速度的惯性,这是力量的平衡,A(加速度)= F(惯性力)/ M(质量)的原则。如何测量F?电磁力平衡的力量就可以了。F可以得到对应的电流的关系。只需要用实验来刻度系数就行了。当然,在中间的信号传输,放大,滤波电路的事情。

受欢迎的加速度传感器是基于压电效应的原理工作。

压电效应是一个所谓的“对称中心不存在一个非常不同的晶体在晶体上的附加的力比晶体变形,将改变晶体的极化状态,在晶体内的电场建立,如作为介质的极化的机械力的现象称为压电效应。

一般的加速度传感器是利用其内部的晶体此功能由加速度引起的失真。由于这个电压产生的失真,只要计算电压和所施加的加速度之间的关系,加速度可以被转换成电压输出。当然,还有许多其他的方法,如压阻技术,电容效应,热气泡效应,光学效应产生的加速度传感器,但是其基本原则是加速度变形,变形测量介质和使用的电压输出转换成的相关电路。每种技术都有其自身的机会和问题。

压阻式加速度传感器广泛应用于汽车行业增长快,加速度传感器被用于汽车安全气囊,防抱死制动系统,牵引力控制系统等安全性能。随着安全已日益成为一个卖点的汽车制造商,这额外的系统也越来越多。压阻式加速度传感器在2000年的市场规模约为420亿美元,根据调查,预计其市场价值将年均增长率为4.1%,2007年达到5.6亿美元。其中,欧洲市场是快的,因为欧洲是很多安全气囊和汽车制造公司位于。

压电技术主要用于工业上,以防止机器故障,使用这种传感器可以检测到潜在故障的机器来实现自我保护,以避免意外伤害工人,该传感器具有用户,特别是用户的质量行业追求的重复性,稳定性和自我产生。但在许多新的应用,许多用户没有使用此类传感器的意识,厂商涉足这个尚未开发的市场,将是一个很大的麻烦,因为终用户使用此类传感器和解决问题产生的方法不知道。如果这些问题可以解决的,这样速度会更快,促进发展的压电传感器。2002年压电传感器市值为3亿美元,预计其年增长率将达到4.9%,达到2007年的420亿美元。

电容传感器,预计将有强劲增长,环比增长将是2004年后快,估计1997至2007年年均复合增长率为5.9%,其市场价值在2000年高达33.2%,为075亿美元,到2007年将达到1.1亿美元。来自欧洲和北美的汽车业和工业用户主要是这些产品的买家。北美市场在2000年占40.4%,欧洲占48.9%。汽车行业使用电容传感器用于安全系统,轮胎磨损监测,惯性刹车灯,大灯,可伸缩的安全带,安全气囊和自动门锁。对于设计师而言,电容式传感器是非常有吸引力的,因为它并不需要与物体接触,所以挤不进去的狭小空间。

可选的加速度

模拟输出和数字输出:

这是个要考虑的。这取决于你的系统和加速度传感器之间的接口。一般与加速度成比例的模拟电压输出,如2.5V,对应的加速度0克,2.6V对应的加速度为0.5g。一般使用数字输出脉冲宽度调制(PWM)信号。

如果你只使用微控制器的数字输入,比如BASIC Stamp的,那么你可以选择数字输出的加速度传感器,但问题是,你必须有一个额外的时钟单元处理PWM信号,而不是处理器小的负担。

如果您使用的是带有模拟输入的微控制器,如PIC / AVR / OOPIC的,你可以用一个非常简单的模拟接口,加速传感器,需要参加一个类似“加速= READ_ADC()”命令和处理速度此指令,只要几微秒。

·测量轴数:

对于大多数项目,两轴加速度传感器已经能够满足大多数应用。对于一些特殊的应用,如UAV,ROV受控,三轴加速度传感器可以是对。

•大测量值:

如果你只是测量机器人相对于地面的角度,然后±1.5克的加速度传感器就足够了。但是,如果你需要测量机器人的动态性能,±2克应该也足够了。如果你的机器人会突然启动或停止这样的情况,你需要一个±5g的传感器。

·灵敏度:

一般来说,越灵敏越好。更敏感的传感器,在一定范围内的加速度变化更敏感,在输出电压的变化较大,因此,比较容易测量,以获得更??的测量。

·带宽: 

这里的带宽实际上指的是刷新率。那一秒,传感器将产生多次阅读。对于一般的应用,只要所测量的角度,50HZ的带宽应该是足够的,但需要的动态性能,如振动,你将需要一个有上百个传感器HZ带宽。

·电阻/缓存机制:

对于某些微控制器,进行A / D转换器,这是连接到传感器的电阻必须小于10K。如加速度传感器电阻为32KΩ,PIC和AVR控制面板不起作用,建议,传感器在购买前,请仔细阅读本手册控制器,确保传感器工作正常。

传感器市场预测

咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示,2008年全球传感器市场容量为50.6十亿美元左右,全球的传感器市场预计在2010年高达600十亿美元美元。调查显示,东欧,亚太区和加拿大成为传感器市场中增长快的地区,而美国,德国,日本仍然是大的区域分布传感器市场。在全球范围内,传感器市场仍然是增长快的汽车市场,第二大的是过程控制市场,看好通讯市场前景。

一些传感器市场这样的压力传感器,温度传感器,流量传感器,水平传感器已表现出成熟市场的特性。流量传感器,压力传感器,温度传感器的市场规模大,分别占到整个传感器市场的21%,19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器,MEMS(微电子力学系统,微机电系统)传感器,生物传感器等新兴传感器。其中,无线传感器在2007-2010年复合增长率有望过25%。

目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的态势。指出,传感器技术的主要领域将基于现有的扩展和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化,竞争将日趋激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,比如无线传感器,光纤传感器,智能传感器和金属氧化传感器,新的传感器的出现和扩大市场份额。

新发展

随着智能手机的普及,具有更高的功能和设计所要求的设备,在这种情况下,组件的集成和小型化的强烈需求的高度。另外,铅蓄电池的性能消耗增加,因此,该设备配备的多种组件,需要更低的功耗。目前业界小的加速度大分辨率为14位,低功耗,高耐冲击性和可编程待机唤醒功能,可以检测,运动检测等倾斜,虽然一个高性能,低功耗,低费用,低噪音,高稳定性加速度传感器,高分辨率高达4位,并且可以倾斜检测精度,运动检测等,现在,这两个装置主要用于智能手机,平板电脑/笔记本电脑,数码相机,民生设备等小游戏。

智能手机和游戏机有更多的感官需求高运动器材操作,此外,还有一直运动的远程控制和智能电视等新的要求。在这些运动检测中,传统上使用的加速??度计,陀螺仪的使用还增加了,以提高运作的经验。小型封装陀螺仪使用FIFO缓冲区,可以减少访问的频率从微控制器,旋转运动检测功能。加速度传感器,陀螺仪的进一步蔓延,而小型设备使用情况日益增多。单个芯片上,并在一个系统中使用的传感器的需求不断增加的两个通信接口。三轴加速度传感器和3轴陀螺仪传感器的小包装逐渐出现复杂的,不仅是在一个小的包具有多种功??能和陀螺仪功能,还具有业界的低功耗仅仅4mA,。他们更惯在智能手机,平板电脑,游戏机,遥控器,PND和其他小民生设备。

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