傳感器有什么用？為什么要用傳感器？

傳感器在生活中有怎樣的應(yīng)用？

工程師如何以專業(yè)觸達(dá)傳感器內(nèi)部

傳感器可以說(shuō)是電子設(shè)備的眼睛，電子設(shè)備透過(guò)傳感器來(lái)認(rèn)識(shí)世界傳感器，傳感器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。作為一個(gè)工程師，我們要怎么樣來(lái)了解一個(gè)傳感器，怎么來(lái)給我們?cè)O(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)，加入可以觀察世界的眼睛呢？

本期明星開發(fā)板主題：工程師帶你從零開始認(rèn)識(shí)一款加速度傳感器。

EVAL-ADXL356BZ評(píng)估板，是一款加速度計(jì)，該評(píng)估板可快速評(píng)估ADXL356低噪聲，低功耗，3軸MEMS加速度計(jì)的性能。它提供可選的±10g和±20g滿量程范圍。所謂的加速度就是一個(gè)用來(lái)度量加速的儀器，對(duì)于加速度，我們最熟悉的肯定是重力加速度，除了這個(gè)一直存在的，垂直于地面的加速度，還有平行于地面的加速度，比如特斯拉Model3車型百公里加速最好成績(jī)是3.4秒。最基礎(chǔ)的SYZ三軸加速度是怎么來(lái)測(cè)量的呢？

我們來(lái)看下面這張圖。可以看見下圖的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，左右的彈簧，中間一個(gè)質(zhì)量塊，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)沒在運(yùn)動(dòng)或者勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，左右彈簧長(zhǎng)度相當(dāng)，當(dāng)系統(tǒng)加速度發(fā)生變化的時(shí)候，左右的彈簧會(huì)發(fā)生形變。只要測(cè)量彈簧的形變程度，就可以知道整個(gè)系統(tǒng)的加速度，如果XYZ各有一個(gè)這樣的機(jī)械系統(tǒng)，那么我們就可以觀察一個(gè)系統(tǒng)的在三位空間的加速度。

EVAL-ADXL356BZ評(píng)估板，得益于MEMS，Micro-Electro-Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)，微機(jī)電系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。ADXL356BZ 加速度傳感器的尺寸相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)要小的多。所謂微機(jī)電系統(tǒng)顧名思義也就是將微電路，微機(jī)械按照功能在芯片上進(jìn)行集成，這樣才有我們今天所看見的加速度傳感器。微機(jī)電系統(tǒng)并不局限于加速度傳感器，常見的MEMS傳感器還有麥克風(fēng)，陀螺儀，壓力傳感器，光學(xué)傳感器、濕度傳感器等等。

了解了加速度傳感器的基礎(chǔ)，我們就可以開始實(shí)踐，將加速度計(jì)，接入我們的系統(tǒng)，通過(guò)變成實(shí)現(xiàn)MCU 與EVAL-ADXL356BZ評(píng)估板最基礎(chǔ)的通信。實(shí)現(xiàn)了通信的部分，這樣我們的電子設(shè)備就獲得了觀察世界的基礎(chǔ)——原始數(shù)據(jù)。接下來(lái)，我們只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以讓我們的電子設(shè)備對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)識(shí)更加深刻。比如配合陀螺儀，地磁計(jì)等傳感器進(jìn)行角度融合算法獲得姿態(tài)角，歐拉角，透過(guò)偏航角，俯仰角，橫滾角，就可以明確系統(tǒng)姿態(tài)。

再比如，配合PID算法，就可以簡(jiǎn)易的形成一個(gè)類似平衡車的應(yīng)用。

還有將數(shù)據(jù)代入WISDM的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集采集了36位志愿者，共100多萬(wàn)個(gè)采樣點(diǎn)，包含 “靜坐，站立，上樓，下樓，步行，慢跑“六種行為的數(shù)據(jù)標(biāo)定。從就可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)加速度設(shè)備，根據(jù)數(shù)據(jù)集分析出一個(gè)人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

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當(dāng)有運(yùn)動(dòng)的人體經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器的探測(cè)區(qū)域時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器就會(huì)輸出開關(guān)信號(hào)。運(yùn)動(dòng)傳感器可感受到7米以內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)角度為100°，當(dāng)有運(yùn)動(dòng)的人體經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器的探測(cè)區(qū)域時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器就會(huì)輸出高電平。運(yùn)動(dòng)傳感器有非常多的應(yīng)用，如在消費(fèi)，工業(yè)，汽車，醫(yī)療，軍工，國(guó)防航天等等。本專題整合了關(guān)于運(yùn)動(dòng)傳感器的加速度傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀和地磁傳感器技術(shù)應(yīng)用案例和運(yùn)動(dòng)傳感器的設(shè)計(jì)方案以及運(yùn)動(dòng)傳感器電路圖相關(guān)資料。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：明星開發(fā)板Vol.2 | 從零開始探秘加速度傳感器

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