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ADI:加速度计—梦想与实际

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 作为ADI公司紧凑的低成本、重力敏感型 iME

文章转自ADI官网,版权归属原作者一切

作为ADI公司紧凑的低本钱、重力灵敏型 iMEMs® 加快度计的运用支撑工程师,咱们有时机听到许多有关怎么运用加快度计的构思主意,但有些主意违反了物理规律!咱们根据完成这些主意的可能性,非正式地对其间一些予以鉴定:

  • 实践 –切实可行,现在并现已完成的实践运用。
  • 梦想 – 假如咱们有更先进的技能就可能完成的运用。
  • 胡思乱想 – 咱们能想到的任何实践施行方案将会违反物理规律。

洗衣机负荷平衡. 洗衣机高速旋转时,负荷不平衡将导致洗衣机摇晃,假如不加以约束,洗衣机乃至能在地板上”走动”起来。运用加快度计检测旋转期间的加快度。假如存在不平衡 ,洗衣机将来回颤动滚筒以从头散布负荷,直至负荷到达平衡停止。

实践。 负荷平衡更佳时,旋转速度可以更快,然后将更多水从衣服中甩出,使甩干进程能效更高,这可是当今大力倡议的作业!还有一个优点是滚筒运动减震所需的机械部件将更少,使得全体体系更轻,本钱更低。假如施行妥当,马达的峰值负荷更低,传动和轴承体系的运用寿命将得以延伸。这项运用现已完成。

机械健康情况监控。 许多职业依照预防性修理日程方案替换或完全检修机械设备,尤其在人们无法忍受无方案停机的运用中。因而,许多职业常常过早地花费巨资改造尚有很长运用寿命的机械。将加快度计嵌入轴承或其它旋转设备中,就可以延伸其运用寿命,而不必忧虑突发毛病。加快度计经过检测轴承或其它旋转设备的振荡,确认其作业情况。

实践。 运用轴承的振荡3″特征”来确认其情况是业界公认且老练的设备保护办法,但为了取得准确成果,需求较宽的丈量带宽。在 ADXL001 推出之前,加快度计和相关信号调度设备的本钱非常高。现在,具有宽带宽(22 kHz) 和内部信号调度功用的ADXL001已成为低本钱轴承保护运用的抱负之选。

主动校平。 加快度计丈量大型机器或活动房屋等物体的肯定歪斜度。微操控器运用该歪斜信息主动校平物体。

介于实践和梦想之间。 (取决于运用). 主动校平是一项要求极高的运用,要求肯定准确。外表微加工加快度计具有极高的分辨率,但高精度(优于1°歪斜度)的肯定歪斜度丈量对温度安稳性和迟滞功用的要求极高,选用当今的外表微加工加快度计无法完成。关于温度规模适中的运用 ADXL203 等高安稳性加快度计可以担任。关于宽温度规模、肯定精度要求在±5°以内的运用,这些加快度计也能处理。可是,要在宽温度规模内完成更准确的校平,则需求外部温度补偿。即便运用外部温度补偿,依然难以完成优于±0.5°歪斜度的肯定精度。有些运用现在现已完成 。

手机的人机界面。 微操控器凭借加快度计辨认用户手势,然后完成对移动设备的单手操控。

实践。 手机屏幕占用了操控区域的大部分可用面积。手机制造商可以将加快度计用于用户界面功用,以便添加”无按钮”特性,例如单振/双振(模仿鼠标单击/双击)、屏幕旋转、歪斜操控的翻滚、根据方向的振铃操控等。此外,手机制造商可以运用加快度计改进导航功用的精度和运用功用,以及开发其它新运用。这项运用现在现已完成。

轿车报警。 加快度计检测轿车是否被顶起或被拖车抓起,假如是则报警。

实践。 最常见的偷车办法之一是直接用拖车拖走。传统的轿车报警7对此力不从心。冲击检测器无法丈量歪斜度的改动,焚烧禁用体系也不起作用。本运用运用ADXL213的高分辨率才能。假如加快度计丈量到歪斜度改动超越每分钟0.5°,轿车就宣布警报——期望能吓跑窃贼。这需求杰出的温度安稳性,没有人期望自己的轿车由于气候改动而宣布警报,因而高度安稳的 ADXL213. 可谓抱负挑选。这项运用现在已在OEM和售后轿车防盗体系中完成。

滑雪板固定器. 加快度计丈量总冲击能量和”特征”,确认是否应当松开固定器

梦想。 机械式滑雪板固定器现已高度先进,但功用受限。假如能丈量滑雪者所感受到的实践冲击力,就能准确断定是否应当松开固定器。智能体系可以考虑每个人的才能和生理情况。这是一项有用的加快度计运用,但现在的电池技能不足所需。比及将来开宣布小而轻且在低温下坚持杰出功用的电池时,这项运用就能变成实践。

个人导航。 本运用经过航位推算法确认方位(运用加快度对时间的二重积分确认实践方位)。

胡思乱想。 加快度丈量成果中的小差错铢积寸累,将导致长时间积分成果呈现较大差错。二重积分将加重差错(t2)。 果不采纳办法不时地从头设定实践方位,差错将变得非常巨大。这与简略地将电容放在运算放大器上来构建积分器相似。即便将来加快度计的精度可以比现在高出十倍或百倍,终究依然会发生巨大差错,仅仅所需时间长一点。

加快度计 可以 结合GPS导航体系9运用,在GPS信号时间短不行用时供给服务。较短的积分周期(一分钟左右)可以取得令人满意的成果, 并且奇妙的算法可以运用代替办法供给杰出的精度。例如在步行时,每走一步,身体都会上下运动。加快度计可以用来制造高度准确的计步器,其丈量步行间隔的精度可达±1%以内。

重低音伺服操控。 将加快度计安装在重低音喇叭上,以便供给方位反应,然后经过伺服办法消除失真。

实践。 现在市场上已有多种带伺服操控的有源重低音音箱。伺服操控可以大大下降谐波失真和功率紧缩。伺服操控也可以经过电子方法下降扬声器/音箱体系的Q,然后答应运用更小的音箱,详见 扬声器失真下降 (Richard A. Greiner和Travis M. Sims, Jr., JAES Vol. 32, No. 12)。ADXL193 小而轻,加到扬声器喇叭上之后,并不会明显改动全体声学特征。

神经肌肉影响器。 本运用可以在恰当的时分影响肌肉,以协助对小腿肌肉失掉操控的人走路。

实践。 走路时,一般先抬脚,使腿部前移,然后落下,向后推腿部。加快度计戴在小腿或脚上的某个方位,以便检测腿的方位。然后经过电子方法影响恰当的肌肉,使脚根据需求而屈伸。

这是微加工加快度计使一项产品切实可行的典范。前期类型运用液体歪斜传感器或活动滚珠轴承(用作开关)来确认腿的方位。液体歪斜传感器的问题在于液领会晃动,因而只能慢速步行。在山路上行走时,很简单利诱滚珠轴承开关。加快度计则是丈量腿后移与腿前移之间的不同,因而山路无法捉弄该体系,并且也不存在液体晃动问题。加快度计功耗很低,体系可以选用小型锂电池作业,使得终究封装产品并不显眼。这项运用现已完成。

轿车噪声消除。 加快度计检测车厢内的低频振荡,消除噪声体系运用立体声体系中的扬声器消除该振荡。

胡思乱想。 尽管加快度计可以毫无困难地拾取车厢内的振荡,但消除噪声在很大程度上取决于相位。尽管咱们可以消除某个方位的噪声(例如驾驶员头部周围),但其它方位的噪声可能会添加。

结束语

外表微加工加快度计具有高灵敏度、小尺度、低本钱、封装健壮等特色,可以丈量静态和动态加快力,因而使很多新式运用得以完成。其间有许多运用并不归于加快度计的传统运用规模,超出了人们的预期。现在看来,规划人员的幻想力好像才是潜在运用规模的约束要素,但有时分,规划人员也会幻想过头!功用的不断改进将催生越来越多的运用,但对那些违反物理规律的所谓”解决方案”最好敬而远之。

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