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杏彩平台app加速度传感器的原理及使用方法
发布时间:2023-06-19 点击次数:69

  在您用微创建作品的时候,是不是经常遇到希望作品根据“运动”而执行相应动作的情况?例如,当摇动它时颜色会发生变化,当倾斜它时会发出声音……在这种情况下,通常可以使用所谓的“加速度

  那么,加速度传感器可以测量的“加速度”到底是什么样的物理量呢?可能很多人会理解为“运动”或“冲击强度”,下面让我们先来了解一下加速度。当您打开物理教科书时,上面通常会这样写着:

  另外,该加速度a与施加在物体上的力F成正比。也就是说,如果物体的质量是m,那么F=ma(称为“运动方程”)。

  顺便提一下,由于重力也是作用在物体上的力,因此也会产生加速度(重力加速度:9.8[m/s2])。换言之,通过测量静止(准确地说是加速度为零=匀速运动)物体的三维加速度,可以知道该物体相对于水平面的倾斜度(方向)。

  此外,微分和积分是互逆运算的关系,因此,如果对位置进行微分计算,将得到速度值;如果对速度进行积分计算,则得到位置值。另外,对加速度进行两次积分可以获得位置值。也就是说,只要能测量出加速度,就可以求得物体的速度和位置。

  获取物体位置的方法有多种,例如,如果是在户外,可以使用GPS进行测量,不过也有通过加速度求位置的方法。这种方法称为“航位推测(DeadReckoning)法”,但实际上精度不是太高(因为这是通过数值计算来进行时间积分的,所以误差会累积),而且用很长时间求位置并不方便实际应用(多通过其他方法定期校正来使用)。

  陀螺仪用来测量旋转物体的转速(角速度),在测量物体的方向和运动时,通常与加速度传感器结合使用。另外,罗盘通过检测地磁来测量方向(方位),其原理与指南针相同。与其他传感器不同,它的一个主要特点是可以测量相对于北方或南方的朝向(朝向的绝对值),而使用加速度传感器和陀螺仪,只能得到从开始测量时的变化量=相对值。

  顺便提一下,加速度传感器与陀螺仪相结合的传感器通常称为“六轴传感器”,再配上罗盘的传感器通常称为“九轴传感器”。加速度、陀螺仪(角速度)和罗盘(方位)都是在三维空间中具有x、y、z三个分量的产品,都是三轴传感器。

  抱歉,基础知识类的内容有点长了。我想大家已经知道可以用加速度传感器测量哪些物理量了,下面我们来了解一下实际使用方法。例如,在Switch Science网站可以买到Grove标准的模块,与Arduino和RaspberryPi等配合使用很方便。

  与微配合使用时的使用方法与其他传感器大致相同,例如,与Arduino配合使用时,流程通常是先安装库,然后打开示例草图并运行。

  顺便提一下,过去根据加速度的大小输出电压的产品类型(模拟输出)很多,这类产品必须使用x、y、z轴三个轴的A/D转换器(模拟输入端口)。然而,最近大部分产品都可以像其他传感器一样直接连接I2C总线. 加速度传感器的原理

  加速度传感器的测量需要使用上图所示的结构。当施加加速度时,就会被施加因加速度产生的力(惯性力),从而产生变形。这样,图中虚线包围部分的距离会发生变化。这部分可以看成是两个导体相对的结构,杏彩体育平台也就是一个

  ,其距离的改变意味着电容器的电容量发生了变化。可能有些人还记得在高中物理中学过的平行板电容器C的公式C=ε S/d。测量电容器容量变化的方法有很多。其中包括测量振荡电路频率变化的方法,以及测量恒流充电时电压变化的方法。电容器的电压V可以根据与存储的电荷Q的关系,通过V=Q/C求得。

  (Micro Electro Mechanical Systems)”,随着半导体加工和制造技术的进步,在1990年左右达到了投入实际应用的水平。使用这种技术可以制作约10μm的非常小的结构。这使得在半导体芯片上不仅可以创建电气电路电子电路杏彩平台app加速度传感器的原理及使用方法,还可以创建处理力等物理量的结构。第一款采用这种MEMS结构的加速度传感器产品是

  就是电子电路的擅长领域了。随着半导体芯片中集成的功能越来越多,比如放大、降噪、A/D转换,甚至与I2C等数字控制信号的接口,最近的产品已经能够很轻松地进行高精度测量了。顺便提一下,前面介绍的角速度传感器陀螺仪也采用了MEMS结构。角速度是通过角速度产生的“科里奥利力”引起的结构变形来测量的。

  具有MEMS结构的传感器还有其他产品。例如,测量大气压的气压传感器也测量压力带来的结构变形。如今,这些气压传感器也变得越来越易于使用。

  另外,最近越来越多拾取空气中振动(即音源)的麦克风也开始采用MEMS结构。MEMS结构的麦克风比以前常用的动圈式和电容式麦克风更小型、更便宜。其中,模拟电压输出和脉冲密度根据音量而变化的PDM(Pulse Density Modulation=脉冲密度调制)输出的产品比较多。

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