《家電傳感器應(yīng)用》課程教學(xué)資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東美的集團(tuán)廣東新寶電器佛山市順德區(qū)美智電子佛山市順德區(qū)高迅電子《家電傳感器應(yīng)用》課程教學(xué)資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器1、飛思卡爾傳感器芯片飛思卡爾傳感器產(chǎn)品主要分為三大部分：慣性傳感器、壓力傳感器與電場(chǎng)傳感器。1、飛思卡爾傳感器芯片飛思卡爾傳感器產(chǎn)品主要分為三大部分：慣2、加速度傳感器的應(yīng)用慣性傳感器即為加速傳感器，可以用于偵測(cè)傾斜、振動(dòng)及撞擊，因此可以用在汽車乘客安全、振動(dòng)監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)診斷、防盜裝置、電器平衡、地震檢測(cè)、傾角/傾斜儀及便攜式電子設(shè)備中。2、加速度傳感器的應(yīng)用慣性傳感器即為加速傳感器，可以用于偵測(cè)電容式加速度傳感器-課件3、應(yīng)用原理加速傳感器可用來(lái)偵測(cè)X、Y、Z軸方向的加速度，以模擬電壓來(lái)表示所偵測(cè)的加速度的大小，在IC內(nèi)部主要由雙芯片構(gòu)成，即重力感測(cè)單元（負(fù)責(zé)加速度的偵測(cè)）與控制IC單元（負(fù)責(zé)信號(hào)處理）。雙芯片可以分開(kāi)安置也可以疊放處理。3、應(yīng)用原理加速傳感器可用來(lái)偵測(cè)X、Y、Z軸方向的加速度，以3、應(yīng)用原理X軸或Z軸的重力檢測(cè)單元將檢測(cè)到的加速度變化量信號(hào)送到電荷積分器做積分運(yùn)算，而后進(jìn)行取樣、保持及信號(hào)放大處理，最后用低通濾波器濾除高頻噪音，在溫度補(bǔ)償處理后即可輸出加速度信息。此輸出的模擬電壓與偵測(cè)的加速度值會(huì)維持線性比例的特性，不會(huì)受到溫度的影響。3、應(yīng)用原理X軸或Z軸的重力檢測(cè)單元將檢測(cè)到的加速度變化量信3、應(yīng)用原理3、應(yīng)用原理3-1x軸向g測(cè)量電容的物理特性：電容值的大小與電極板的面積大小成正比，和電極板的間隔距離成反比g感測(cè)單元即利用電容的原理設(shè)計(jì)出來(lái)的3-1x軸向g測(cè)量電容的物理特性：電容值的大小與電極板的3-1x軸向g測(cè)量在左上角的小區(qū)塊，深色的部分代表可移動(dòng)的電極板在深色電極板的上方左偏置與下方右偏置板塊則是固定的電極板，當(dāng)深色電極板因加速度的影響而改變與左右偏置板的間隔，則使得電容值改變進(jìn)而促使電容電壓值的改變，因此可借此特性計(jì)算出加速度的大小。3-1x軸向g測(cè)量在左上角的小區(qū)塊，深色的部分代表可移動(dòng)3-1x軸向g測(cè)量Scanningelectronmicroscope：掃描電子顯微鏡3-1x軸向g測(cè)量Scanningelectronm3-2z軸向g測(cè)量Z軸向垂直g感測(cè)單元的感測(cè)原理與X軸向g感測(cè)單元的感測(cè)原理相同，只是架構(gòu)有所差異。3-2z軸向g測(cè)量Z軸向垂直g感測(cè)單元的感測(cè)原理與X軸3-2z軸向g測(cè)量當(dāng)中間的極板因?yàn)榧铀俣鹊挠绊懚淖兣c上下極板的間隔，則將產(chǎn)生電容值的改變。因此，可借此特性計(jì)算出此加速度的大小。有彈簧裝置，用來(lái)緩沖可移動(dòng)電極板的移動(dòng)。3-2z軸向g測(cè)量當(dāng)中間的極板因?yàn)榧铀俣鹊挠绊懚淖兣c上3-2z軸向g測(cè)量3-2z軸向g測(cè)量4、加速度傳感器的六種感應(yīng)功能加速傳感器的感應(yīng)功能1）傾斜度偵測(cè)2）運(yùn)動(dòng)檢測(cè)3）定位偵測(cè)4）震動(dòng)偵測(cè)5）振動(dòng)偵測(cè)6）自由落下偵測(cè)4、加速度傳感器的六種感應(yīng)功能加速傳感器的感應(yīng)功能4-1傾斜度偵測(cè)傾斜度偵測(cè)電子羅盤，傾斜儀，文本滾動(dòng)瀏覽/用戶界面，圖像旋轉(zhuǎn)，LCD投影等。4-1傾斜度偵測(cè)傾斜度偵測(cè)電子羅盤，傾斜儀，文本滾動(dòng)瀏覽4-1傾斜度偵測(cè)加速傳感器在靜止時(shí)，可用來(lái)檢測(cè)傾斜角，傾斜角在90~+90之間變化時(shí)，加速傳感器輸出會(huì)在1.0g~+1.0g之間變化。輸出電壓對(duì)應(yīng)傾斜角的公式如下示：

VOUT加速傳感器的輸出;Voff零加速度；△V/△G靈敏度；1.0G地球重力；θ傾斜角4-1傾斜度偵測(cè)加速傳感器在靜止時(shí)，可用來(lái)檢測(cè)傾斜角，傾4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)可用于運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)步器，基本運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)，需要考慮到幾個(gè)因素，包括：如何計(jì)算它的位移，g值的范圍選擇及使用量測(cè)軸。首先確定位移：計(jì)算位移要將加速度進(jìn)行二重積分，速度部分則是需進(jìn)行一次積分。根據(jù)對(duì)象的不同，g值的范圍在2~20g之間變化。4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)可用于運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)步器，基本運(yùn)動(dòng)檢4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)跳躍運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電壓輸出變化示意，由圖中可知，當(dāng)跳躍至最高點(diǎn)時(shí)處于無(wú)重力的狀態(tài)，當(dāng)落至地面時(shí)加速度出現(xiàn)近似脈沖的波形，由曲線的變化即可判斷具體的運(yùn)動(dòng)情況。4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)跳躍運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電壓輸出變化示意，由圖中可知4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)4-3定位偵測(cè)定位偵測(cè)可用于汽車導(dǎo)航，防盜設(shè)備，地圖跟蹤。定位偵測(cè)需要考慮的因素包括：加速度的范圍是多少及加速傳感器如何安裝。對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行二重積分即可得到位置數(shù)據(jù)。此外，由于加速度數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，所以需要進(jìn)行近似積分。4-3定位偵測(cè)定位偵測(cè)可用于汽車導(dǎo)航，防盜設(shè)備，地圖跟蹤4-3定位偵測(cè)在進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)，必須假設(shè)初始位置和速度為零，這樣對(duì)運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的等式進(jìn)行積分，就是將每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)位置和速度的增量分別與前一個(gè)值相加即可代表積分的運(yùn)算。4-3定位偵測(cè)在進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)，必須假設(shè)初始位置和4-4振動(dòng)偵測(cè)振動(dòng)偵測(cè)可用于下降記錄，黑盒子/故障記錄儀，HDD保護(hù)，運(yùn)輸和處理監(jiān)視器、，智能電機(jī)維護(hù)，家電平衡和監(jiān)測(cè)。振動(dòng)偵測(cè)只需考慮的因素是選擇g值的范圍。一般按照被測(cè)量對(duì)象的減速度決定了振動(dòng)檢測(cè)所需的加速傳感器的規(guī)則選取。當(dāng)然，算法將隨每種設(shè)計(jì)的不同而不同，一般設(shè)為高于某個(gè)臨界值。通常情況下，重力的變化范圍為：自由落體檢測(cè)為1.5g，而汽車撞擊為250g。借助于快速傅立葉變換對(duì)加速度資料的分析可得到振動(dòng)頻率的情況，快速傅立葉變換允許振動(dòng)信號(hào)被分解成它的諧波分量，而每個(gè)電機(jī)振動(dòng)都有它自己的諧波分量信號(hào)。通常，根據(jù)振動(dòng)的電機(jī)或?qū)ο蟮牟煌?，重力的變化范圍?~20g。當(dāng)加速傳感器安裝的離振源越近時(shí)，g的范圍就會(huì)越大。4-4振動(dòng)偵測(cè)振動(dòng)偵測(cè)可用于下降記錄，黑盒子/故障記錄儀4-5震動(dòng)偵測(cè)震動(dòng)偵測(cè)可用于地震活動(dòng)監(jiān)視器一般指對(duì)自然界本身所產(chǎn)生的現(xiàn)象4-5震動(dòng)偵測(cè)震動(dòng)偵測(cè)可用于地震活動(dòng)監(jiān)視器4-6自由落下偵測(cè)自由落下偵測(cè)可用于自由落體保護(hù)，下降記錄，下降檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)控制和認(rèn)知等。自由落下偵測(cè)可分為三種，分別為：線性落下、旋轉(zhuǎn)型落下和拋射落下。它需考慮的因素包括：線性落下g的范圍一般落在1g間；由于拋射型落下，因此需考量橫軸加速度的多寡及自由落下時(shí)要求檢測(cè)的高度。在完整的自由落體中，線性自由落體需要一個(gè)3軸加速計(jì)來(lái)完成檢測(cè)。而旋轉(zhuǎn)和拋射自由落體需要一個(gè)復(fù)雜的算法來(lái)監(jiān)控自由落體信號(hào)。4-6自由落下偵測(cè)自由落下偵測(cè)可用于自由落體保護(hù)，下降記4-6自由落下偵測(cè)在HDD保護(hù)應(yīng)用中，自由落下偵測(cè)是最近出現(xiàn)在消費(fèi)性電子產(chǎn)品的一個(gè)新的應(yīng)用，利用此項(xiàng)功能可以保護(hù)HDD的資料安全。在HDD自由落下撞擊地面之前，從加速傳感器所得的資料分析出相應(yīng)的危機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)可立即令HDD讀寫頭做出反應(yīng)，以防止撞擊時(shí)讀寫頭將HDD資料刮壞。同樣適用于音樂(lè)播放器、電話、PDA和其他便攜式電子設(shè)備，包含下降記錄偵測(cè)與3軸向檢測(cè)功能。4-6自由落下偵測(cè)在HDD保護(hù)應(yīng)用中，自由落下偵測(cè)是最近5、MMA7260QIC是XYZ低g加速傳感器，其特性包括：?jiǎn)畏庋b3軸感應(yīng)低壓操作：2.2~3.6V電流消耗低（典型值：500A）休眠模式下電流消耗低(3A)模擬輸出350Hz帶寬g選擇：1.5g,2g,4g,和6g快速的上電響應(yīng)時(shí)間（1ms）QFN-16封裝(6mmx6mmx1.45mm)無(wú)鉛材料和綠色材料20~+85℃的工作溫度具有低功耗特性，它包含一個(gè)休眠模式管腳。具有快速啟動(dòng)性能。它的休眠模式的喚醒時(shí)間很快，僅為0.5ms。通過(guò)將有源低電平休眠模式管腳設(shè)為高電平(Vdd)，即可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)，將X，Y，和Z的輸出從Vss狀態(tài)下恢復(fù)過(guò)來(lái)。其常規(guī)加電時(shí)間也很快，僅為1ms。5、MMA7260QIC是XYZ低g加速傳感器，其特性5、MMA7260QIC5、MMA7260QIC5、MMA7260QIC通常g的范圍由MCU的I/O驅(qū)動(dòng)控制，在應(yīng)用時(shí)如何確保獲得最佳的靈敏度狀態(tài)，則可以設(shè)定如果當(dāng)MCU在讀取感測(cè)器的時(shí)候，出現(xiàn)滿格的狀況并持續(xù)一段時(shí)間，則MCU必須設(shè)定更大的g值范圍來(lái)確定是否輸出還會(huì)飽和。在不同的應(yīng)用時(shí)，也可以透過(guò)設(shè)定不同的g值范圍來(lái)獲得最佳的靈敏度狀態(tài)。5、MMA7260QIC通常g的范圍由MCU的I/O驅(qū)《家電傳感器應(yīng)用》課程教學(xué)資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東美的集團(tuán)廣東新寶電器佛山市順德區(qū)美智電子佛山市順德區(qū)高迅電子《家電傳感器應(yīng)用》課程教學(xué)資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器1、飛思卡爾傳感器芯片飛思卡爾傳感器產(chǎn)品主要分為三大部分：慣性傳感器、壓力傳感器與電場(chǎng)傳感器。1、飛思卡爾傳感器芯片飛思卡爾傳感器產(chǎn)品主要分為三大部分：慣2、加速度傳感器的應(yīng)用慣性傳感器即為加速傳感器，可以用于偵測(cè)傾斜、振動(dòng)及撞擊，因此可以用在汽車乘客安全、振動(dòng)監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)診斷、防盜裝置、電器平衡、地震檢測(cè)、傾角/傾斜儀及便攜式電子設(shè)備中。2、加速度傳感器的應(yīng)用慣性傳感器即為加速傳感器，可以用于偵測(cè)電容式加速度傳感器-課件3、應(yīng)用原理加速傳感器可用來(lái)偵測(cè)X、Y、Z軸方向的加速度，以模擬電壓來(lái)表示所偵測(cè)的加速度的大小，在IC內(nèi)部主要由雙芯片構(gòu)成，即重力感測(cè)單元（負(fù)責(zé)加速度的偵測(cè)）與控制IC單元（負(fù)責(zé)信號(hào)處理）。雙芯片可以分開(kāi)安置也可以疊放處理。3、應(yīng)用原理加速傳感器可用來(lái)偵測(cè)X、Y、Z軸方向的加速度，以3、應(yīng)用原理X軸或Z軸的重力檢測(cè)單元將檢測(cè)到的加速度變化量信號(hào)送到電荷積分器做積分運(yùn)算，而后進(jìn)行取樣、保持及信號(hào)放大處理，最后用低通濾波器濾除高頻噪音，在溫度補(bǔ)償處理后即可輸出加速度信息。此輸出的模擬電壓與偵測(cè)的加速度值會(huì)維持線性比例的特性，不會(huì)受到溫度的影響。3、應(yīng)用原理X軸或Z軸的重力檢測(cè)單元將檢測(cè)到的加速度變化量信3、應(yīng)用原理3、應(yīng)用原理3-1x軸向g測(cè)量電容的物理特性：電容值的大小與電極板的面積大小成正比，和電極板的間隔距離成反比g感測(cè)單元即利用電容的原理設(shè)計(jì)出來(lái)的3-1x軸向g測(cè)量電容的物理特性：電容值的大小與電極板的3-1x軸向g測(cè)量在左上角的小區(qū)塊，深色的部分代表可移動(dòng)的電極板在深色電極板的上方左偏置與下方右偏置板塊則是固定的電極板，當(dāng)深色電極板因加速度的影響而改變與左右偏置板的間隔，則使得電容值改變進(jìn)而促使電容電壓值的改變，因此可借此特性計(jì)算出加速度的大小。3-1x軸向g測(cè)量在左上角的小區(qū)塊，深色的部分代表可移動(dòng)3-1x軸向g測(cè)量Scanningelectronmicroscope：掃描電子顯微鏡3-1x軸向g測(cè)量Scanningelectronm3-2z軸向g測(cè)量Z軸向垂直g感測(cè)單元的感測(cè)原理與X軸向g感測(cè)單元的感測(cè)原理相同，只是架構(gòu)有所差異。3-2z軸向g測(cè)量Z軸向垂直g感測(cè)單元的感測(cè)原理與X軸3-2z軸向g測(cè)量當(dāng)中間的極板因?yàn)榧铀俣鹊挠绊懚淖兣c上下極板的間隔，則將產(chǎn)生電容值的改變。因此，可借此特性計(jì)算出此加速度的大小。有彈簧裝置，用來(lái)緩沖可移動(dòng)電極板的移動(dòng)。3-2z軸向g測(cè)量當(dāng)中間的極板因?yàn)榧铀俣鹊挠绊懚淖兣c上3-2z軸向g測(cè)量3-2z軸向g測(cè)量4、加速度傳感器的六種感應(yīng)功能加速傳感器的感應(yīng)功能1）傾斜度偵測(cè)2）運(yùn)動(dòng)檢測(cè)3）定位偵測(cè)4）震動(dòng)偵測(cè)5）振動(dòng)偵測(cè)6）自由落下偵測(cè)4、加速度傳感器的六種感應(yīng)功能加速傳感器的感應(yīng)功能4-1傾斜度偵測(cè)傾斜度偵測(cè)電子羅盤，傾斜儀，文本滾動(dòng)瀏覽/用戶界面，圖像旋轉(zhuǎn)，LCD投影等。4-1傾斜度偵測(cè)傾斜度偵測(cè)電子羅盤，傾斜儀，文本滾動(dòng)瀏覽4-1傾斜度偵測(cè)加速傳感器在靜止時(shí)，可用來(lái)檢測(cè)傾斜角，傾斜角在90~+90之間變化時(shí)，加速傳感器輸出會(huì)在1.0g~+1.0g之間變化。輸出電壓對(duì)應(yīng)傾斜角的公式如下示：

VOUT加速傳感器的輸出;Voff零加速度；△V/△G靈敏度；1.0G地球重力；θ傾斜角4-1傾斜度偵測(cè)加速傳感器在靜止時(shí)，可用來(lái)檢測(cè)傾斜角，傾4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)可用于運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)步器，基本運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)，需要考慮到幾個(gè)因素，包括：如何計(jì)算它的位移，g值的范圍選擇及使用量測(cè)軸。首先確定位移：計(jì)算位移要將加速度進(jìn)行二重積分，速度部分則是需進(jìn)行一次積分。根據(jù)對(duì)象的不同，g值的范圍在2~20g之間變化。4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)可用于運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)步器，基本運(yùn)動(dòng)檢4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)跳躍運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電壓輸出變化示意，由圖中可知，當(dāng)跳躍至最高點(diǎn)時(shí)處于無(wú)重力的狀態(tài)，當(dāng)落至地面時(shí)加速度出現(xiàn)近似脈沖的波形，由曲線的變化即可判斷具體的運(yùn)動(dòng)情況。4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)跳躍運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電壓輸出變化示意，由圖中可知4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)4-2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)4-3定位偵測(cè)定位偵測(cè)可用于汽車導(dǎo)航，防盜設(shè)備，地圖跟蹤。定位偵測(cè)需要考慮的因素包括：加速度的范圍是多少及加速傳感器如何安裝。對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行二重積分即可得到位置數(shù)據(jù)。此外，由于加速度數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，所以需要進(jìn)行近似積分。4-3定位偵測(cè)定位偵測(cè)可用于汽車導(dǎo)航，防盜設(shè)備，地圖跟蹤4-3定位偵測(cè)在進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)，必須假設(shè)初始位置和速度為零，這樣對(duì)運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的等式進(jìn)行積分，就是將每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)位置和速度的增量分別與前一個(gè)值相加即可代表積分的運(yùn)算。4-3定位偵測(cè)在進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)，必須假設(shè)初始位置和4-4振動(dòng)偵測(cè)振動(dòng)偵測(cè)可用于下降記錄，黑盒子/故障記錄儀，HDD保護(hù)，運(yùn)輸和處理監(jiān)視器、，智能電機(jī)維護(hù)，家電平衡和監(jiān)測(cè)。振動(dòng)偵測(cè)只需考慮的因素是選擇g值的范圍。一般按照被測(cè)量對(duì)象的減速度決定了振動(dòng)檢測(cè)所需的加速傳感器的規(guī)則選取。當(dāng)然，算法將隨每種設(shè)計(jì)的不同而不同，一般設(shè)為高于某個(gè)臨界值。通常情況下，重力的變化范圍為：自由落體檢測(cè)為1.5g，而汽車撞擊為250g。借助于快速傅立葉變換對(duì)加速度資料的分析可得到振動(dòng)頻率的情況，快速傅立葉變換允許振動(dòng)信號(hào)被分解成它的諧波分量，而每個(gè)電機(jī)振動(dòng)都有它自己的諧波分量信號(hào)。通常，根據(jù)振動(dòng)的電機(jī)或?qū)ο蟮牟煌?，重力的變化范圍?~20g。當(dāng)加速傳感器安裝的離振源越近時(shí)，g的范圍就會(huì)越大。4-4振動(dòng)偵測(cè)振動(dòng)偵測(cè)可用于下降記錄，黑盒子/故障記錄儀4-5震動(dòng)偵測(cè)震動(dòng)偵測(cè)可用于地震活動(dòng)監(jiān)視器一般指對(duì)自然界本身所產(chǎn)生的現(xiàn)象4-5震動(dòng)偵測(cè)震動(dòng)偵測(cè)可用于地震活動(dòng)監(jiān)視器4-6自由落下偵測(cè)自由落下偵測(cè)可用于自由落體保護(hù)，下降記錄，下降檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)控制和認(rèn)知等。自由落下偵測(cè)可分為三種，分別為：線性落下、旋轉(zhuǎn)型落下和拋射落下。它需考慮的因素包括：線性落下g的范圍一般落在1g間；由于拋射型落下，因此需考量橫軸加速度的多寡及自由落下時(shí)要求檢測(cè)的高度。在完整的自由落體中，線性自由落體需要一個(gè)3軸加速計(jì)來(lái)完成檢測(cè)。而旋轉(zhuǎn)和拋射自由落體需要一個(gè)復(fù)雜的算法來(lái)監(jiān)控自由落體信號(hào)。4-6自由落下偵測(cè)自由落下偵測(cè)可用于自由落體保護(hù)，下降記4-6自由落下偵測(cè)在HDD保護(hù)應(yīng)用中，自由落下偵測(cè)是最近出現(xiàn)在消費(fèi)性電子產(chǎn)品的一個(gè)新的應(yīng)用，利用此項(xiàng)功能可以保護(hù)H