加速度、陀螺仪传感器工作原理 |
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加速度、陀螺仪传感器工作原理
加速度传感器工作原理G-sensor重要参数
陀螺仪传感器的原理
加速度传感器
G-sensor(Gravity sensor),重力传感器,又名加速度传感器(accelerometer),是能感知加速度大小的MEMS传感器。 如图中的模型, 一个质量块两端通过弹簧进行固定。在没有加速度的情况下,弹簧不会发生形变,质量块静止。当产生加速度时,弹簧发生形变,质量块的位置会发生变化。 弹簧的形变量随着加速度的增大而增大。在弹簧的劲度系统 k 和质量块的质量 m已知的情况下,只要测量出弹簧的形变量,就可以求出系统的加速度。 测量范围 Measurement Rang 测量范围是传感器可以支持的输出加速度范围,通常用±g 表示。这就是G-sensor可以测量并准确输出的最大加速度。例如,一个测量范围是±8g G-sensor,它的输出一直到加速度达到±8g 时是线性的。 灵敏度 Sensitivity 灵敏度表示传感器输出随加速度(输入)变化的比例,它定义理想情况下加速度和传感器输出的直线关系。数字输出的传感器的灵敏度通常使用 LSB/g 或mg/LSB 表示。例如,一个灵敏度为4mg/LSB的G-sensor,若其Z轴输出为100,则可计算出Z轴加速度为400mg。 0g偏移 0g-offset 0g 偏移置表示在没有加速度(零输入)时输出的测量值。模拟输出的传感器通常使用伏特或毫伏表示,数字输出的传感器使用码字表示。 不同型号的G-sensor的 0g-offset 不同,同一型号的不同芯片的 0g-offset 也不同,甚至同一颗芯片中不同轴的 0g-offset 也不同,是否需要校正要视具体应用而定。如果应用中只关心加速度的相对变化,而不关心加速度的具体数值,则不需要校正。如果是关心加速度的具体数值,而所选器件的 0g-offset 又比较大,则必须要校正。 某些G-sensor本身有 offset 寄存器,这是只需要把待校准的轴沿水平方向静止放置,测量其 0g 时的输出,并把这个值乘以-1 写入 offset 寄存器即可。如果G-sensor本身没有 offset 寄存器,则需要用户在自己的处理器中记录这个数值,并在实际的测量结果中减去这个 offset。 输出速率 ODR *ODR(Output Data Rate),表示G-sensor的输出数据的刷新频率。*ODR越高,输出数据更新越快,功耗越高。G-sensor的ODR往往都是可以配置的。 工作模式 陀螺仪传感器的原理首先了解一下MEMS加速度计的原理,简图如下图所示,其中质量块mass被弹簧springs支撑,使得其只能沿着预定方向位移,从而检测特定方向的加速度;绿的部分是固定的电极板Fixed plates。检测原理是当质量块感受到加速度时,会在相应方向产生位移,从而使得固定电极板构成的两个平行板电容器C1,C2的电容大小发生改变,检测其电容值大小即可换算成相应的加速度 |
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