目前的三轴加速度传感器大多采用压阻式、压电式和电容式工作原理,产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化,通过相应的放大和滤波电路进行采集。这个和普通的加速度传感器是基于同样的一个原理,所以在一定的技术上三个单轴就可以变成一个三轴。对于多数的传感器应用来看,两轴的加速度传感器已经能满足多数应用。但是有些方面的应用还是集中在三轴加速度传感器中例如在数采设备,贵重资产监测,碰撞监测,测量建筑物振动,风机,风力涡轮机和其他敏感的大型结构振动。
首先陀螺仪传感器主要的特性是它的稳定性和进动性。
我们可以从儿童玩的地陀螺中发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映出陀螺运动时候的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性。可以说陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。
为了方便表示,上图坐标系的Z轴正方向(机腹以及芯片正面)向下,X轴正方向(飞机前进方向)向右。此时芯片的Roll角Φ()为加速度向量与其在XZ平面上投影(x,0,z)的夹角,Pitch角ω(绿色)与其在YZ平面上投影(0,y,z)的夹角。求两个向量的夹角可用点乘公式: ,简单推导可得:
,以及
注意,因为arccos函数只能返回正值角度,因此还需要根据不同情况来取角度的正负值。当y值为正时,Roll角要取负值,当x轴为负时,Pitch角要取负值。
2、开门报警器
陀螺仪传感器新的应用:测量开门的角度,当门被打开一个角度后,发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。另外,陀螺仪传感器集成了加速度传感器的功能,当门被打开的瞬间,将产生一定的加速度值,陀螺仪传感器将会测量到这个加速度值,达到预设的门槛值后,将发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。报警器内还可以集成雷达感应测量功能,主要有人进入房间内移动时就会被雷达测量到。双重保险提醒防盗,可靠性高,误报率低,非常适合重要场合的防盗报警。
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