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《基于加速度传感器的倾角仪设计_田小芳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷第2期传感技术学报Vol.19No.22006年4月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr.2006DesignofTilt-SensorBasedonAccelerometerTIANXiao-fang,LUQi-yong,XIONGChao(E.E.Deptm.FudanUniversity,Shanghai200433,China)Abstract:TheprincipleoftiltdetectingusingaccelerometerADXL213isanalyzed.
2、Thedesigningmethodofdigitaldualtilt-sensorbasedonADXL213andthehardwareandsoftwareimplementarealsodescribed.Theprecisionisimprovedbyselectingtheproperfrequencyandbandwidth,calibratingtheinitialparame-terandcompensatingtheerrors.Comparedwiththeconventionalmethod,itha
3、shighsensitivityandrapidresponsibility.Experimentalmeasurementsshowthatitisfitforpracticalengineeringapplication.Keywords:accelerometer;tiltdetecting;errorcorrection;ADXL213;MCUsystemEEACC:7230;7320E基于加速度传感器的倾角仪设计田小芳,陆起涌,熊超(复旦大学电子工程系,上海200433)摘要:在分析加速度传感器ADXL213测量倾
4、角原理和方法的基础上,设计了基于ADXL213的数字化双轴倾角测量仪,并介绍了其软硬件实现。通过选择合适的测量频率和带宽、对初始参数校准和误差补偿等方法提高了测量的精确度,与传统的倾角仪相比具有很高的灵敏度和响应速度,实验表明可满足实际工程应用要求。关键词:加速度传感器;倾角测量;误差校正;ADXL213;单片机系统中图分类号:TP212.1文献标识码:A文章编号:1004-1699(2006)02-0361-03许多应用领域中经常需要测量某个平面是否处ADXL213使用过程中提高测量精确度的方法和误于水平、垂直位置,或者测
5、量相对于水平面的夹角,差补偿进行了研究分析。例如需要检测桥梁各梁臂的角度,自倾斜火车需要1测量原理利用倾斜角来补偿离心加速度,测距仪、投影仪等仪器的水平校准等,并且需要高精度、数字化和快速响ADXL213是AD公司推出的新一代双轴加速[1]应。目前使用的倾角传感器多基于/液摆式0电解度传感器,采用MEMS技术,在一个硅片上包含了[2,3]质检测,价格昂贵,响应速度慢。本文利用新型一个多晶体硅表面微机械传感器和信号处理电路,单片双轴MEMS加速度传感器ADXL213设计了实现了开环加速度测量结构,其功能结构图如图1。全数字化的
6、倾角测量仪,具有响应速度快,使用方便它可以测量动态加速度和静态加速度,其量程范围等特点,可同时测量两个垂直方向上的倾斜角度,并为?1.2gn,输出为周期可调的占空比调制信号,无且扩展了与其他仪器的通信功能。对加速度传感器需经过A/D转换直接与计数器或单片机连接。具收稿日期:2005-06-20作者简介:田小芳(1981-),女,硕士研究生,2003年于华中科技大学获得学士学位,主要研究方向为嵌入式系统软硬件设计,工业控制与自动化,集成电路系统设计,032021029@fudan.edu.cn;陆起涌(1966-),男,副教授
7、,主要研究方向为嵌入式系统软硬件设计,工业控制与自动化,智能仪器仪表,电子系统软硬件设计等;熊超(1981-),男,硕士研究生,主要研究方向为智能控制、嵌入式系统、计算机视觉等方面。362传感技术学报2006年有良好的温度特性,无需外部的温度补偿电路,具有号,并计算倾斜角度和误差补偿;加速度值和倾角值测量精度高、功耗低、价格低等特点,适合用于较高可以实时在LCD上显示,并通过单片机的串行通信[4]精度的测量系统。功能和RS232转换电路与外围设备连接。在单片机中预先存储采样参数和误差校正参数,有利于提高测量的精准度。2.2系
8、统软件设计单片机采用中断方式采样加速度传感器的两路静态加速度信号。利用定时器产生的时间基准测量各个时刻加速度传感器输出的PWM波的正脉宽T1。然后通过公式(1)、(2)计算对应x轴和y轴的加速度和倾斜角度。软件流程图如图3所示。图1ADXL213功能结构图ADXL213输出的是周期可调的与
