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  • 速度传感器

    2019-09-26 14:54:32
    速度传感器【velocity sensor】  传感器是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的原件,根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等,是进行测量、控制仪器及设备的零件、...
    速度传感器【velocity sensor】
      传感器是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的原件,根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等,是进行测量、控制仪器及设备的零件、附件。
      单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度,与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器,我们都统称为速度传感器
      在机器人自动化技术中,旋转运动速度测量较多,而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。目前广泛使用的速度传感器是直流测速发电机,可以将旋转速度转变成电信号。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系,并要求输出电压陡度大,时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。直流式测速机的励磁方式可分为他励式和永磁式两种,电枢结构有带槽的、空心的、盘式印刷电路等形式,其中带槽式最为常用。
      旋转式速度传感器的结构和特征
      旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。
      (1).接触式
      旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时,摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器,发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值,从而就能测出线速度。
      接触式旋转速度传感器结构简单,使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着,滚轮的外周将磨损,从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差,滑差的存在也将影响测量的正确性。因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料,尽可能减小滑差。
      (2).非接触式
      旋转式速度传感器与运动物体无直接接触,非接触式测量原理很多,以下仅介绍两点,供参考。
      [1].光电流速传感器
      叶轮的叶片边缘贴有反射膜,流体流动时带动叶论旋转,页轮每转动一周光纤传输反光一次,产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数,计算出流速。
      [2].光电风速传感器
      风带动风速计旋转,经齿轮传动后带动凸轮成比例旋转。光纤被徒轮轮番遮断形成一串光脉冲,经光电管转换成定信号,经计算可检测出风速。
      非接触式旋转速度传感器寿命长,无需增加补偿电路。但脉冲当量不是距离整数倍,因此速度运算相对比较复杂。
      旋转式速度传感器的性能可归纳如下:
      (1).传感器的输出信号为脉冲信号,其稳定性比较好,不易受外部噪声干扰,对测量电路无特殊要求。
      (2).结构比较简单,成本低,性能稳定可靠。功能齐全的微机芯片,使运算变换系数易于获得,故目前速度传感器应用极为普遍。

    转载于:https://www.cnblogs.com/yuyuyu4401/archive/2009/03/07/1405678.html

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  • 速度传感器,重力传感器,线性加速度传感器
  • 现在的手机或者其他便携设备中用到了越来越多的传感器,什么加速度传感器,方向传感器、重力传感器、陀螺仪、g-sensor、o-sensor等等,这些传感器到底是干什么用的,各自有什么特点,彼此之间又有什么区分?...

    现在的手机或者其他便携设备中用到了越来越多的传感器,什么加速度传感器,方向传感器、重力传感器、陀螺仪、g-sensor、o-sensor等等,这些传感器到底是干什么用的,各自有什么特点,彼此之间又有什么区分?本文就对他们进行简单的对比介绍。

    1、加速度传感器

    加速度传感器又叫G-sensor,获取的是x、y、z三轴的加速度数值。
    该数值包含地心引力的影响,单位是m/s^2。
    将手机平放在桌面上,x轴默认为0,y轴默认0,z轴默认9.81。
    将手机朝下放在桌面上,z轴为-9.81。

    加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品,市场上的加速度传感器种类很多。手机中常用的加速度传感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围,采用I2C或SPI接口和MCU相连,数据精度小于16bit。

    2、磁力传感器

    磁力传感器简称为M-sensor,返回x、y、z三轴的环境磁场数据。
    该数值的单位是微特斯拉(micro-Tesla),用uT表示。也可以是高斯(Gauss),1Tesla=10000Gauss。
    硬件上一般没有独立的磁力传感器,磁力数据由电子罗盘传感器提供(E-compass)。电子罗盘传感器在提供磁力传感器数据的同时,还能提供方向传感器数据。

    3、方向传感器

    方向传感器简称为O-sensor,返回三轴的角度数据,方向数据的单位是角度。
    如上所述,电子罗盘E-compass在获取到G-sensor的数据之后,经过计算生产O-sensor数据以及M-sensor数据。

    O-sensor提供三个数据,分别为azimuth、pitch和roll。

    • azimuth:方位,返回水平时磁北极和Y轴的夹角,范围为0°至360°。0°=北,90°=东,180°=南,270°=西。
    • pitch:x轴和水平面的夹角,范围为-180°至180°。当z轴向y轴转动时,角度为正值。
    • roll:y轴和水平面的夹角,由于历史原因,范围为-90°至90°。当x轴向z轴移动时,角度为正值。

    电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准,通常可用8字校准法。8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动,原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。

    4、陀螺仪传感器

    陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor,返回x、y、z三轴的角加速度数据。
    角加速度的单位是radians/second。

    根据Nexus S手机实测:
    水平逆时针旋转,Z轴为正。
    水平逆时针旋转,z轴为负。
    向左旋转,y轴为负。
    向右旋转,y轴为正。
    向上旋转,x轴为负。
    向下旋转,x轴为正。

    5、重力传感器

    重力传感器简称GV-sensor,输出重力数据。
    在地球上,重力数值为9.8,单位是m/s^2。
    坐标系统与加速度传感器相同。
    当设备复位时,重力传感器的输出与加速度传感器相同。

    6、线性加速度传感器

    线性加速度传感器简称LA-sensor。
    线性加速度传感器是加速度传感器减去重力影响获取的数据。
    单位是m/s^2,坐标系统与加速度传感器相同。
    加速度传感器、重力传感器和线性加速度传感器的计算公式如下:
    加速度 = 重力 + 线性加速度。

    7、旋转矢量传感器

    旋转矢量传感器简称RV-sensor。
    旋转矢量代表设备的方向,是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。
    RV-sensor输出三个数据:

    • x*sin(theta/2)
    • y*sin(theta/2)
    • z*sin(theta/2)

    sin(theta/2)是RV的数量级。
    RV的方向与轴旋转的方向相同。
    RV的三个数值,与cos(theta/2)组成一个四元组。

    RV的数据没有单位,使用的坐标系与加速度相同。

    举例:

    sensors_event_t.data[0] = xsin(theta/2)
    sensors_event_t.data[1] = y
    sin(theta/2)
    sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)
    sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)

    GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出,需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。

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  • 速度传感器,重力传感器,线性加速度传感器
  • android 加速度传感器,重力传感器,线性加速度传感器.rar,太多无法一一验证是否可用,程序如果跑不起来需要自调,部分代码功能进行参考学习。
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    描述

    加速度传感器是什么

    加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中,通过对质量块所受惯性力的测量,利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。

    加速度传感器工作原理

    线加速度计的原理是惯性原理,也就是力的平衡,A(加速度)=F(惯性力)/M(质量)我们只需要测量F就可以了。怎么测量F?用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。

    现代科技要求加速度传感器廉价、性能优越、易于大批量生产。在诸如军工、空间系统、科学测量等领域,需要使用体积小、重量轻、性能稳定的加速度传感器。以传统加工方法制造的加速度传感器难以全面满足这些要求。于是应用新兴的微机械加工技术制作的微加速度传感器应运而生。这种传感器体积小、重量轻、功耗小、启动快、成本低、可靠性高、易于实现数字化和智能化。而且,由于微机械结构制作精确、重复性好、易于集成化、适于大批量生产,它的性能价格比很高。可以预见在不久的将来,它将在加速度传感器市场中占主导地位。

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    技术指标

    1、灵敏度方面的技术指标:对于一个仪器来说,一般都是灵敏度越高越好的,因为越灵敏,对周围环境发生的加速度的变化就越容易感受到,加速度变化大,很自然地,输出的电压的变化相应地也变大,这样测量就比较容易方便,而测量出来的数据也会比较精确的。

    2、带宽方面的技术指标:带宽指的的是传感器可以测量的有效的频带,比如,一个传感器有上百HZ带宽的就可以测量振动了;一个具有五十HZ带宽的传感器就可以有效测量倾角了。

    3、量程方面的技术指标:测量不一样的事物的运动所需要的量程都是不一样的,要根据实际情况来衡量。

    加速度传感器的应用

    广泛应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域。下面就举例几个例子,更好的认识加速度传感器。

    游戏控制加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化,因此通过前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制,就变得很简单。

    1)图像自动翻转

    用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向,实现所要显示图像的转正。

    2)电子指南针倾斜校正

    磁传感器是通过测量磁通量的大小来确定方向的。当磁传感器发生倾斜时,通过磁传感器的地磁通量将发生变化,从而使方向指向产生误差。因此,如果不带倾斜校正的电子指南针,需要用户水平放置。而利用加速度传感器可以测量倾角的这一原理,可以对电子指南针的倾斜进行补偿。

    3)GPS导航系统死角的补偿

    GPS系统是通过接收三颗呈120度分布的卫星信号来最终确定物体的方位的。在一些特殊的场合和地貌,如遂道、高楼林立、丛林地带,GPS信号会变弱甚至完全失去,这也就是所谓的死角。而通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航,便可以进行系统死区的测量。对加速度传感器进行一次积分,就变成了单位时间里的速度变化量,从而测出在死区内物体的移动。

    计步器功能加速度传感器可以检测交流信号以及物体的振动,人在走动的时候会产生一定规律性的振动,而加速度传感器可以检测振动的过零点,从而计算出人所走的步或跑步所走的步数,从而计算出人所移动的位移。并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。

    防手抖功能用加速度传感器检测手持设备的振动/晃动幅度,当振动/晃动幅度过大时锁住照相快门,使所拍摄的图像永远是清晰的。

    闪信功能通过挥动手持设备实现在空中显示文字,用户可以自己编写显示的文字。这个闪信功能是利用人们的视觉残留现象,用加速度传感器检测挥动的周期,实现所显示文字的准确定位。

    硬盘保护利用加速度传感器检测自由落体状态,从而对迷你硬盘实施必要的保护。大家知道,硬盘在读取数据时,磁头与碟片之间的间距很小,因此,外界的轻微振动就会对硬盘产生很坏的后果,使数据丢失。而利用加速度传感器可以检测自由落体状态。当检测到自由落体状态时,让磁头复位,以减少硬盘的受损程度。

    随着MEMS技术在传感器领域中的应用,加速度传感器的体积可以做得更小,性能反而做得更高,这大大促进了它在消费电子领域中的应用,每年的市场份额也在不断增加。

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    常用加速度传感器有哪几种分类

    加速度传感器按工作原理可分为压电式、压阻式和电容式。

    1、压电式传感器

    压电式传感器是通过利用某些特殊的敏感芯体受振动加速度作用后会产生与之成正比的电荷信号的特性,来实现振动加速度的测量的,这种传感器一般都具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、结构简单坚固、受外界干扰小以及产生电荷信号不需要任何外界电源等优点,它最大的缺点是不能测量零频率信号。

    1)按敏感芯体材料

    按敏感芯体材料分为压电晶体(一般为石英)和压电陶瓷两类。压电陶瓷比压电晶体的压电系数要高,而且各项机电系数随温度时间等外界条件的变化相对较小,因此一般更常用的是压电陶瓷。

    2)按敏感芯体结构形式

    按敏感芯体结构形式分为压缩式、剪切式和弯曲变形梁式。压缩式结构最简单,价格便宜,但是不能有效排除各种干扰;剪切式受干扰影响最小,目前最为常用,但是制造工艺要求较高,所以价格偏高;弯曲变形梁式比较少见,其结构能够产生较大的电荷输出信号,但是测量频率范围较低,受温度影响易产生漂移,因此不推荐使用。

    3)按信号输出的方式

    按信号输出的方式分为电荷输出式和低阻抗电压输出式(ICP)。电荷输出式直接输出高阻抗电荷信号,必须通过二次仪表转换成低阻抗电压读取,而高阻抗电荷信号较容易受干扰,所以对测试环境、连接线缆等的要求较高;而ICP型传感器内部安装了前置放大器,直接转换成电压信号输出,所以相对有信号质量好、噪声小、抗干扰能力强、能实现远距离测量等优点,目前正逐步取代电荷输出式传感器。

    2、压阻式传感器

    压阻式传感器的敏感芯体为半导体材料制成电阻测量电桥来实现测量加速度信号,这种传感器的频率测量范围和量程也很大,体积小重量轻,但是缺点也很明显,就是受温度影响较大,一般都需要进行温度补偿。

    3、电容式传感器

    电容式传感器中一般有个可运动质量块与一个固定电极组成一个电容,当受加速度作用时,质量块与固定电极之间的间隙会发生变化,从而使电容值发生变化。它的优点很突出,灵敏度高、零频响应、受环境(尤其是温度)影响小等,缺点也同样突出,主要是输入输出非线形对应、量程很有限以及本身是高阻抗信号源,需后继电路给予改善。

    相比之下,压电式传感器应用更为广泛一些,压阻式也有一定程度的应用,而电容式主要专用于低频测量。

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    选择压电式加速度传感器时有哪些基本原则

    选择一般应用场合的压电式加速度传感器时,要从三个方面全面考虑:

    1、振动量值的大小

    2、信号频率范围

    3、测试现场环境

    作为一般的原则,灵敏度高的传感器量程范围小,反之灵敏度低的量程范围大,而且一般情况下,灵敏度越高,敏感芯体的质量块越大,其谐振频率也越低,如果谐振波叠加在被测信号上,会造成失真输出,因此选择时除了要注意在量程上保留足够的安全空间外,还要注意分析被测信号频率组成及传感器自身谐振频率。

    传感器的高、低截止频率与误差直接相关,允许的误差范围越大其频率范围越宽。一般来说,传感器高频响应取决于机械特性,而低频响应由传感器及其后继电路综合电参数决定,频率截止高的传感器必然是体积小重量轻,反之用于低频测量的一般都体积大重量重。

    现场环境中对传感器影响较大的是温度,而ICP传感器由于受供电电压和偏置电压的制约,在非室温条件中,传感器偏置电压很可能会不断缓慢漂移造成信号忽大忽小,所以一般非室温环境下不推荐使用ICP型传感器。(尤其注意ICP传感器使用中不要长时间手握,否则很容易造成此类现象)。

    加速度传感器使用过程中还要注意哪些问题

    加速度传感器使用中最常见的问题出在测量点的选择和连接方式,选择测量点的原则是在不影响试验件安装的情况下尽量靠近试验件或者试验件上某个最关心的点,由于振动夹具千差万别,如果只是简单把传感器连接在振动台面上的话,可能会造成试验件上的量值超标。

    连接方式上最佳方案是采用绝缘螺钉连接,有条件的话最好再涂上螺纹胶,以保证连接的牢固可靠;其次采用胶粘式也比较可靠,但要注意传感器最好与夹具之间保持绝缘;此外还有吸铁方式连接,但是该方案用于量值高的环境时连接不可靠,而且吸铁的磁场会对传感器产生一定的影响,因此不推荐使用。

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    六轴加速度传感器Beacon

    一、产品简介:

    六轴加速度传感器Beacon是重庆金瓯科技发展有限责任公司基于Beacon技术研发的新一代传感器产品。该产品可以将采集的加速度数据信息通过Beacon广播发送给手机或网关。

    1、三轴传感器

    ①、三轴加速计

    优点:三轴加速度传感器的好处就是在预先不知道物体运动方向的场合下,只有应用三维加速度传感器来检测加速度信号。三维加速度传感器具有体积小和重量轻特点,可以测量空间加速度,能够全面准确反映物体的运动性质。

    ②、三轴陀螺仪

    三轴陀螺仪:同时测定6个方向的位置,移动轨迹,加速度。单轴的只能测量两个方向的量,也就是一个系统需要三个陀螺仪,而3轴的一个就能替代三个单轴的。

    优点:三轴陀螺仪体积小、重量轻、结构简单、可靠性好、更灵敏、更准确。

    2、六轴传感器

    金瓯推出的六轴传感器结合了三轴陀螺仪+三轴加速度计的特点,使数据采集更加精准快捷。

    1.2系统框图

    图 1加速度传感器系统框图

    二、产品特性:

    2.1模块特点

    1.蓝牙版本:5.0 BLE

    2.内置天线空旷距离可达30米

    3.符合FCC,CE,ROSH等认证

    4.精确显示信号强度

    5.带有加速度测试功能

    6.可以设置加速度采样频率和采集范围

    2.2主要技术指标

    工作频率:ISM频段2.402~2.480GHz

    蓝牙规范:V5.0BLE

    扩频方式:FHSS

    电压:2.7-3.3V

    发射功率:0dBm

    传输距离:10-30米

    接收灵敏度:<-95dBm at < 0.1% BER

    工作温度:-40゜C ~ 85゜C

    存储温度:-55゜C ~ 125゜C

    供电方式:1个CR2032纽扣电池

    功耗:默认参数下广播功耗60uA,连接蓝牙待机功耗约0.2mA

    尺寸:φ34mm*10mm

    天线规格:2.4G, 50欧姆

    安全认证:AES 128位

    加速度采集范围:-2g~+2g或 -4g~+4g 或 -8g~+8g 或-16g~+16g

    角速度采集范围:250dps、500dps、1000dps 或2000dps

    测量精度:1%

    加速度和陀螺仪取值范围:-512~+512

    2.3应用范围

    1.运动监测,心率测试仪等。

    2.近场定位, 蓝牙beacon室内导航(会展、图书馆、博物馆、酒店、机场、校园、医院、监狱、商业CBD)

    三、加速度传感器Beacon使用方法

    使用1个3V CR2032电池为beacon供电,电池方向如下图。上电Beacon设备会一直保持开机状态,直到电量消耗完毕为止。

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