09,22,2026 13xem
1 Mô tả
Góc nghiêng của vật đo làCảm biến AcceleratorMột ứng dụng phổ biến. Mặc dù nguyên tắc cơ bản của nó rất đơn giản, nhưng trong việc thực hiện cụ thể vẫn gặp phải rất nhiều khó khăn, ví dụ như vấn đề độ chính xác của góc nghiêng, tính toán toán học quá phức tạp, v. v. Bài viết này sẽ thảo luận chi tiết về vấn đề độ chính xác và đưa ra một phương pháp tính toán đơn giản.
2 Nguyên tắc cơ bản
Vì cảm biến gia tốc chịu tác động của trọng lực khi được đặt yên, sẽ có gia tốc trọng lực 1 g. Sử dụng tính chất này, góc nghiêng của nó trên mặt phẳng thẳng đứng có thể được tính toán bằng cách đo thành phần của gia tốc trọng lực trên trục X và Y của cảm biến gia tốc.
Bằng cách này, theo các nguyên tắc trên, một cảm biến gia tốc 2 trục có thể đo góc nghiêng trên mặt phẳng X-Y.
Cần lưu ý rằng cảm biến gia tốc 2 trục chỉ có thể đo các thành phần trọng lực trên trục X và Y, và do đó chỉ có thể đo góc nghiêng trên mặt phẳng X-Y. Tuy nhiên, vì các vật thể nghiêng trong không gian, rất khó để đảm bảo độ nghiêng * trên mặt phẳng X-Y, do đó chỉ sử dụng cảm biến gia tốc 2 trục để đo lường sẽ có những hạn chế, vì vậy chúng tôi xem xét sử dụng cảm biến gia tốc 3 trục. Như hình dưới đây cho thấy, cảm biến gia tốc 3 trục có thể đo thành phần trọng lực của trục X, trục Y và trục Z. Công thức tính góc nghiêng của không gian có thể được tổng quát hóa như
Công thức này là nguyên tắc cơ bản được sử dụng trong bài viết này để đo góc nghiêng của một vật thể. Điều cần nói rõ là, ở đây sử dụng tính chất của trọng lực khi vật thể đứng yên, nếu vật thể đồng thời cũng có gia tốc chuyển động, thì công thức này sẽ không còn chính xác nữa. Vì vậy, một điều kiện giới hạn phải được thêm vào công thức, đó là
3 Thực hiện phần cứng
Hiện tại, các cảm biến gia tốc được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng được chia thành đầu ra kỹ thuật số (ví dụ: ADXL345) và đầu ra tương tự (ví dụ: ADXL335). Cảm biến gia tốc cho đầu ra kỹ thuật số có thể được kết nối trực tiếp với MCU thông qua bus I2C hoặc SPI; Cảm biến gia tốc đầu ra tương tự yêu cầu lấy mẫu bằng ADC. Ngày nay, MCU được sử dụng phổ biến về cơ bản đều có kênh ADC tích hợp, vì vậy cảm biến gia tốc cho cả đầu ra kỹ thuật số và đầu ra analog đều có thể dễ dàng kết nối với MCU để thực hiện chức năng đo lường.
