传感器有什么用?为什么要用传感器?

 传感器在生活中有怎样的应用?

工程师要怎么了解一个传感器

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明星开发板》第二期 从零开始认识一款加速度传感器

 

ADI EVAL-ADXL356BZ 评估板

 

传感器可以说是电子设备的眼睛,电子设备透过传感器来认识世界传感器,传感器的应用已经渗透到我们生活的方方面面。作为一个工程师,我们要怎么样来了解一个传感器,怎么来给我们设计的电子设计,加入可以观察世界的眼睛呢?
    
本期明星开发板主题:工程师带你从零开始认识一款加速度传感器。

 


 
EVAL-ADXL356BZ 评估板,是一款加速度计,该评估板可快速评估 ADXL356 低噪声,低功耗,3 轴 MEMS 加速度计的性能。它提供可选的±10g 和±20g 满量程范围。所谓的加速度就是一个用来度量加速的仪器,对于加速度,我们最熟悉的肯定是重力加速度,除了这个一直存在的,垂直于地面的加速度,还有平行于地面的加速度,比如特斯拉 Model3 车型百公里加速最好成绩是 3.4 秒。最基础的 SYZ 三轴加速度是怎么来测量的呢?

我们来看下面这张图。可以看见下图的结构十分简单,左右的弹簧,中间一个质量块,当整个系统没在运动或者匀速运动的时候,左右弹簧长度相当,当系统加速度发生变化的时候,左右的弹簧会发生形变。只要测量弹簧的形变程度,就可以知道整个系统的加速度,如果 XYZ 各有一个这样的机械系统,那么我们就可以观察一个系统的在三位空间的加速度。

 

 

EVAL-ADXL356BZ 评估板,得益于 MEMS,Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统,微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。ADXL356BZ 加速度传感器的尺寸相对于机械结构要小的多。所谓微机电系统顾名思义也就是将微电路,微机械按照功能在芯片上进行集成,这样才有我们今天所看见的加速度传感器。微机电系统并不局限于加速度传感器,常见的 MEMS 传感器还有麦克风,陀螺仪,压力传感器,光学传感器、湿度传感器等等。

 


  

了解了加速度传感器的基础,我们就可以开始实践,将加速度计,接入我们的系统,通过变成实现 MCU 与 EVAL-ADXL356BZ 评估板最基础的通信。实现了通信的部分,这样我们的电子设备就获得了观察世界的基础——原始数据。接下来,我们只需要对数据进行处理,就可以让我们的电子设备对这个世界的认识更加深刻。比如配合陀螺仪,地磁计等传感器进行角度融合算法获得姿态角,欧拉角,透过偏航角,俯仰角,横滚角,就可以明确系统姿态。

 


 
再比如,配合 PID 算法,就可以简易的形成一个类似平衡车的应用。

 


 
还有将数据代入 WISDM 的数据集,该数据集采集了 36 位志愿者,共 100 多万个采样点,包含 “静坐,站立,上楼,下楼,步行,慢跑“六种行为的数据标定。从就可以通过一个或多个加速度设备,根据数据集分析出一个人的运动状态。
 

 


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