传感器有什么用?为什么要用传感器?
传感器在生活中有怎样的应用?
工程师如何以专业触达传感器内部
传感器可以说是电子设备的眼睛,电子设备透过传感器来认识世界传感器,传感器的应用已经渗透到我们生活的方方面面。作为一个工程师,我们要怎么样来了解一个传感器,怎么来给我们设计的电子设计,加入可以观察世界的眼睛呢?
本期明星开发板主题:工程师带你从零开始认识一款加速度传感器。
EVAL-ADXL356BZ评估板,是一款加速度计,该评估板可快速评估ADXL356低噪声,低功耗,3轴MEMS加速度计的性能。它提供可选的±10g和±20g满量程范围。所谓的加速度就是一个用来度量加速的仪器,对于加速度,我们最熟悉的肯定是重力加速度,除了这个一直存在的,垂直于地面的加速度,还有平行于地面的加速度,比如特斯拉Model3车型百公里加速最好成绩是3.4秒。最基础的SYZ三轴加速度是怎么来测量的呢?
我们来看下面这张图。可以看见下图的结构十分简单,左右的弹簧,中间一个质量块,当整个系统没在运动或者匀速运动的时候,左右弹簧长度相当,当系统加速度发生变化的时候,左右的弹簧会发生形变。只要测量弹簧的形变程度,就可以知道整个系统的加速度,如果XYZ各有一个这样的机械系统,那么我们就可以观察一个系统的在三位空间的加速度。
EVAL-ADXL356BZ评估板,得益于MEMS,Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统,微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。ADXL356BZ 加速度传感器的尺寸相对于机械结构要小的多。所谓微机电系统顾名思义也就是将微电路,微机械按照功能在芯片上进行集成,这样才有我们今天所看见的加速度传感器。微机电系统并不局限于加速度传感器,常见的MEMS传感器还有麦克风,陀螺仪,压力传感器,光学传感器、湿度传感器等等。
了解了加速度传感器的基础,我们就可以开始实践,将加速度计,接入我们的系统,通过变成实现MCU 与EVAL-ADXL356BZ评估板最基础的通信。实现了通信的部分,这样我们的电子设备就获得了观察世界的基础——原始数据。接下来,我们只需要对数据进行处理,就可以让我们的电子设备对这个世界的认识更加深刻。比如配合陀螺仪,地磁计等传感器进行角度融合算法获得姿态角,欧拉角,透过偏航角,俯仰角,横滚角,就可以明确系统姿态。
再比如,配合PID算法,就可以简易的形成一个类似平衡车的应用。
还有将数据代入WISDM的数据集,该数据集采集了36位志愿者,共100多万个采样点,包含 “静坐,站立,上楼,下楼,步行,慢跑“六种行为的数据标定。从就可以通过一个或多个加速度设备,根据数据集分析出一个人的运动状态。
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当有运动的人体经过运动传感器的探测区域时,运动传感器就会输出开关信号。运动传感器可感受到7米以内物体的运动,感应角度为100°,当有运动的人体经过运动传感器的探测区域时,运动传感器就会输出高电平。运动传感器有非常多的应用,如在消费,工业,汽车,医疗,军工,国防航天等等。本专题整合了关于运动传感器的加速度传感器、加速度计、陀螺仪和地磁传感器技术应用案例和运动传感器的设计方案以及运动传感器电路图相关资料。
责任编辑:xj
原文标题:明星开发板Vol.2 | 从零开始探秘加速度传感器
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