09,22,2026 15Ansichten
1 Beschreibung
Der Neigungswinkel des Messobjekts istBeschleunigungssensorEine häufige Anwendung. Obwohl die Grundprinzipien sehr einfach sind, werden in der konkreten Implementierung immer noch viele Schwierigkeiten auftreten, wie zum Beispiel die Genauigkeit des Neigungswinkels, die mathematische Berechnung ist zu komplex und so weiter. Dieser Artikel behandelt die Genauigkeitsprobleme ausführlich und gibt eine vereinfachte Berechnungsmethode.
2 Grundprinzipien
Da der Beschleunigungssensor im Stillstand unter Schwerkraftwirkung steht, ergibt sich eine Schwerkraftbeschleunigung von 1g. Mit dieser Eigenschaft kann durch die Messung der Schwerkraftbeschleunigung an der X- und Y-Achse des Beschleunigungssensors der Neigungswinkel in der vertikalen Ebene berechnet werden.
So kann ein 2-Achs-Beschleunigungssensor den Neigungswinkel in der X-Y-Ebene gemäß dem obigen Prinzip messen.
Beachten Sie, dass der 2-Achsen-Beschleunigungssensor nur die Schwerkraftkomponente auf der X- und Y-Achse messen kann und daher nur den Neigungswinkel auf der X-Y-Ebene messen kann. Da es jedoch schwierig ist, eine Neigung* auf der X-Y-Ebene zu gewährleisten, wenn ein Objekt im Raum geneigt ist, gibt es Einschränkungen bei der Messung nur mit einem 2-Achsen-Beschleunigungssensor, und wir erwägen, einen 3-Achsen-Beschleunigungssensor zu verwenden. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, kann ein 3-Achs-Beschleunigungssensor die Schwerkraftkomponente der X-, Y- und Z-Achsen messen, und die Formel zur Berechnung des Raumneigungswinkels kann als
Diese Formel ist das Grundprinzip, das in diesem Artikel verwendet wird, um den Neigungswinkel eines Objekts zu messen. Es ist notwendig zu bemerken, dass hier die Eigenschaft des Objekts verwendet wird, der der Schwerkraft ausgesetzt wird, wenn das Objekt gleichzeitig eine Bewegungsbebeschleunigung hat, dann wird diese Formel nicht mehr genau sein. Daher muss der Formel eine Begrenzung hinzugefügt werden,
3 Hardware-Implementierung
Derzeit werden Beschleunigungssensoren in Verbraucherprodukten in digitale Ausgänge (z. B. ADXL345) und analoge Ausgänge (z. B. ADXL335) eingesetzt. Die Beschleunigungssensoren der digitalen Ausgänge können direkt über den I2C- oder SPI-Bus an die MCU angeschlossen werden. Der Beschleunigungssensor für die analoge Ausgabe erfordert eine Abtastung mit einem ADC. Heute haben die weit verbreiteten MCUs im Wesentlichen einen eingebauten ADC-Kanal, so dass Beschleunigungssensoren mit digitalen oder analogen Ausgängen sehr einfach an die MCU angeschlossen werden können, um Messfunktionen zu ermöglichen.
