加速度传感器检测倾斜角 - 三轴加速度传感器

在前两篇文章中,我们介绍了以及单/双轴加速度传感器在来检测倾斜角上的应用。本文在前两篇的基础上继续深入探讨,比较使用三轴加速度传感器相比较单/双轴加速度传感器有什么优点。

:beginner:使用三轴加速度传感器的优点

  1. 全面掌握物体的运动状态

双轴加速传感器可以保证XY平面上的倾斜角检测。但是在实际应用中,很难保证倾斜只发生在XY平面。加上第三条轴之后,便可全面掌握物体的运动状态。三轴加速度传感器除了像双轴加速度传感器一样,可以分别计算出在XY平面,YZ平面,XZ平面的倾斜角外。还可以计算出每条轴与参考位置的夹角。


图1 XYZ三轴与参考位置的夹角

θ 水平面与X轴夹角
Ψ 水平面与Y轴夹角
Φ 重力矢量与Z轴夹角

引入参考位置的概念,一般把参考位置设置为:z轴上重力分量为1,而XY轴上没有重力分量的位置。此时θ、Ψ、Φ的角度为0。通过计算θ、Ψ、Φ三个角度,便可知道物体的运动状态。


图2 XYZ三轴与参考位置的夹角计算公式

  1. 检测倾斜角,三种加速度传感器比较:

具体该使用哪种加速度传感器,应根据具体的应用要求而定,比如检测倾斜角范围,检测对象在XYZ三轴运动上是否有限定,检测精度要求等等。

单轴加速度传感器 双轴加速度传感器 三轴加速度传感器
特点 有限角度检测 灵敏度基本恒定,降低与重力平面对齐的要求,XY平面360°倾斜角检测 全面掌握物体的运动状态

总结:

本系列文章仅仅讨论了检测倾斜角一个方面的应用。而更多的实际应用,往往希望收集分析整理各个方面的信息。此时三轴加速度传感器的功能往往是单轴/双轴加速度传感器无法替代的。

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