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          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          作者: 時間:2012-10-30 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          由加速度傳感器測量傾斜角的途徑很多,文獻中提出了一種基于兩軸加速度傳感器ADXL213的傾角測量裝置,實現(xiàn)了全擺幅高精度測量,并能在運動車輛中抵消前進方向加速度,實現(xiàn)運動中單方向高精度測量。文獻中同樣運用兩軸壓力傳感器實現(xiàn)單方向全擺幅傾角測量文獻。文獻中運用兩軸加速度傳感器ADXL202實現(xiàn)了全方位,45°擺幅內(nèi)低誤差傾斜角測量。文獻中運用液態(tài)兩軸實現(xiàn)全方位、低擺幅、高精度。單軸加速度傳感器只能實現(xiàn)單方向,低擺幅傾斜角測量,兩軸,方向和擺幅不能兼顧。本文將討論采用三軸微加速度傳感器實現(xiàn)智能化傾斜角傳感器方法。

          1 傾斜角測量原理

          對于軸加速度傳感器,當它的傳感方向和重力加速度方向一致時,假如此時為零傾斜角度,設(shè)加速度傳感器測量結(jié)果為F(θ),θ為傾斜角度,g為重力加速度,如圖1所示。

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          所以當傾斜角θ太小時,測量的分辨率就會太小,當角度足夠大時精度才會上升。所以對一軸傾斜角傳感器的運用是:把它的傳感方向與重力加速度方向垂直時的狀態(tài)設(shè)為零傾斜角度,文獻運用此方法測量傾斜角,如圖2所示,此時:

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          此時傾斜角度小時測量精度高,而對于一軸加速度傳感器而言,只能測一個方向的傾斜角。所以用一個兩軸加速度傳感器,兩個傳感方向皆垂直于重力加速度,當兩軸傾斜角傾斜時,加速度傳感器測量結(jié)果為:

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

          如何利用θx,θy求出傾斜角θ。首先定義兩組三軸向量:[x,y,z]為參考O傾斜向量,[u,v,r]為傾斜后的向量。如圖3所示,設(shè)向量[z,y,z]先繞y軸傾斜,再繞x軸傾斜,所以從[x,y,z]到[u,v,r]的轉(zhuǎn)換為:

          基于三軸加速度計SCA3000和LPC2210的傾斜角傳感器設(shè)計

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