Medición del ángulo de inclinación del objeto con sensores de aceleración

1 Descripción


El ángulo de inclinación del objeto medido esSensor de aceleradorUna aplicación común. Aunque su principio básico es muy simple, todavía encontrará muchas dificultades en la implementación específica, como el problema de la precisión del ángulo de inclinación, el cálculo matemático es demasiado complejo y así sucesivamente. Este artículo discutirá en detalle el problema de la precisión y dará un método de cálculo simplificado.


2 Principios básicos


Debido a que el sensor de aceleración está sujeto a la gravedad cuando se coloca en reposo, habrá una aceleración de gravedad de 1g. Aprovechando esta naturaleza, al medir el peso de la aceleración de la gravedad en los ejes X e y del sensor de aceleración, se puede calcular su ángulo de inclinación en el plano vertical.

De esta manera, un sensor de aceleración de dos ejes puede medir el ángulo de inclinación en el plano X - y de acuerdo con los principios anteriores.


Cabe señalar que el sensor de aceleración de 2 ejes solo puede medir el componente de gravedad en el eje X e y, por lo tanto, solo puede medir y, por lo tanto, solo puede medir el ángulo de inclinación en el plano X - Y. Sin embargo, debido a que es difícil garantizar la inclinación * En el plano X - y cuando el objeto se inclina en el espacio, habrá limitaciones en el uso de sensores de aceleración de 2 ejes para la medición, por lo que consideramos el uso de sensores de aceleración de 3 ejes. Como se muestra en la siguiente imagen, el sensor de aceleración de 3 Ejes puede medir los componentes de gravedad de los ejes x, y y z, y la fórmula para calcular el ángulo de inclinación del espacio se puede extender a.

Esta fórmula es el principio básico utilizado en este artículo para medir el ángulo de inclinación del objeto. Cabe señalar que aquí se utiliza la naturaleza del objeto sometido a la gravedad cuando está quieto, y si el objeto también tiene aceleración de movimiento al mismo tiempo, esta fórmula ya no será precisa. Por lo tanto, hay que añadir una restricción a la fórmula, es decir



3 implementación de hardware


En la actualidad, los sensores de aceleración utilizados en los productos de consumo se dividen en dos tipos: salida digital (por ejemplo, adxl345) y salida analógica (por ejemplo, adxl335). El sensor de aceleración de salida digital se puede conectar directamente con la mcu a través del bus i2c o spi; Los sensores de aceleración de la salida analógica, por su parte, requieren el uso de ADC para el muestreo. Ahora, los mcu comúnmente utilizados básicamente tienen canales ADC incorporados, por lo que tanto la salida digital como el sensor de aceleración de la salida analógica se pueden conectar fácilmente con el mcu, logrando así la función de medición.