原创笔记本中的加速度传感器

 2007-8-24 07:42  4432 5 5 分类: 工业电子

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子传感器，通过它可以载体相对于水平面的倾斜角度。通过对加速度进行分析，还可以判别载体的移动方向。

加速度传感器可以帮助机器人了解它是在爬坡还是在下坡，帮助飞行器监控它的飞行姿态，甚至可以用于分析物体的振动。在具有防抖功能的数码相机和摄像机中，加速度传感器就被用来检测拍摄时手部的振动。

加速度传感器基于何种原理？

多数加速度传感器是根据晶体的压电效应来工作的。所谓的压电效应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 ”。

加速度传感器利用了加速度会造成晶体变形这个特性。由于变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。

当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如电容效应，热气泡效应，光效应等。无论基于何种效应，其基本原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。

应用实例：笔记本电脑防跌落检测与保护

加速度传感器能够检测到输入轴方向运动加速度减去重力加速度部分。但是，在自由跌落过程中，运动加速度与重力加速度完全相同，因此输出为零。检测相互直交的X、Y、Z轴加速度的3轴加速度传感器利用自由跌落时各轴的输出均为零这一特性，检测物体的自由跌落。（除了自由跌落以外，由于某种运动速度或重力加速度作用于 X、Y、Z轴的任意一轴时，3轴的输出不会同时为零）。

3轴加速度传感器检测自由跌落的流程如下图所示。通过A/D转换，将从3轴加速度传感器　GS3的X、Y、Z各轴的输出（模拟信号）转换成数字信号。各轴的输出为零，意味着各轴输出的平方和成为零。因此，如果输出的平方和=Gsum低于某阈值时，就会判定为自由跌落。阈值有可能因应用不同而不尽相同。而且，为了与跌落以外的上下运动区别，有时必须进行低于阈值的时间测定。

利用3轴加速度传感器保护硬盘（点击图片放大）

自由跌落的检测功能主要用于移动设备的小型HDD跌落保护。一般的应用是通过3轴加速度传感器检测自由跌落，在受到冲击之前，使磁头退缩，从而防止HDD因跌落而受损。IBM Thinkpad笔记本电脑中就内置了这样的三轴加速度传感器，当硬盘自由跌落或遇到强烈振动时，系统能够根据振动数据选择关闭硬盘还是让其继续运行，以最大限度地保护硬盘。