什麽(me) 是加速度傳(chuan) 感器？

加速度傳(chuan) 感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體(ti) 在加速過程中作用在物體(ti) 上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個(ge) 常量，比如g，也可以是變量。

圖1：ADXL 加速度傳(chuan) 感器

加速度傳(chuan) 感器一般用在哪裏？

通過測量由於(yu) 重力引起的加速度，你可以計算出設備相對於(yu) 水平麵的傾(qing) 斜角度。通過分析動態加速度，你可以分析出設備移動的方式。但是剛開始的時候，你會(hui) 發現光測量傾(qing) 角和加速度好像不是很有用。但是，現在工程師們(men) 已經想出了很多方法獲得更多的有用的信息。

加速度傳(chuan) 感器可以幫助你的機器人了解它現在身處的環境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對於(yu) 飛行類的機器人來說，對於(yu) 控製姿態也是至關(guan) 重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個(ge) 好的程序員能夠使用加速度傳(chuan) 感器來回答所有上述問題。加速度傳(chuan) 感器甚至可以用來分析發動機的振動。

目前最新IBM Thinkpad手提電腦裏就內(nei) 置了加速度傳(chuan) 感器，能夠動態的監測出筆記本在使用中的振動，並根據這些振動數據，係統會(hui) 智能的選擇關(guan) 閉硬盤還是讓其繼續運行，這樣可以最大程度的保護由於(yu) 振動，比如顛簸的工作環境，或者不小心摔了電腦做造成的硬盤損害，最大程度的保護裏麵的數據。另外一個(ge) 用處就是目前用的數碼相機和攝像機裏，也有加速度傳(chuan) 感器，用來檢測拍攝時候的手部的振動，並根據這些振動，自動調節相機的聚焦。

圖2：IBM Thinkpad 內(nei) 置的 Active protection 係統界麵

加速度傳(chuan) 感器是如何工作的？

多數加速度傳(chuan) 感器是根據壓電效應的原理來工作的。

所謂的壓電效應就是"對於(yu) 不存在對稱中心的異極晶體(ti) 加在晶體(ti) 上的外力除了使晶體(ti) 發生形變以外，還將改變晶體(ti) 的極化狀態，在晶體(ti) 內(nei) 部建立電場，這種由於(yu) 機械力作用使介質發生極化的現象稱為(wei) 正壓電效應"。

圖3：壓電效應

一般加速度傳(chuan) 感器就是利用了其內(nei) 部的由於(yu) 加速度造成的晶體(ti) 變形這個(ge) 特性。由於(yu) 這個(ge) 變形會(hui) 產(chan) 生電壓，隻要計算出產(chan) 生電壓和所施加的加速度之間的關(guan) 係，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來製作加速度傳(chuan) 感器，比如電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其最基本的原理都是由於(yu) 加速度產(chan) 生某個(ge) 介質產(chan) 生變形，通過測量其變形量並用相關(guan) 電路轉化成電壓輸出。

在選購加速度傳(chuan) 感器的時候，需要考慮什麽(me) ？

模擬輸出 vs 數字輸出：
這個(ge) 是最先需要考慮的。這個(ge) 取決(jue) 於(yu) 你係統中和加速度傳(chuan) 感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對應0g的加速度，2.6V對應於(yu) 0.5g的加速度。數字輸出一般使用脈寬調製（PWM）信號。

如果你使用的微控製器隻有數字輸入，比如BASIC Stamp，那你就隻能選擇數字輸出的加速度傳(chuan) 感器了，但是問題是你必須占用額外的一個(ge) 時鍾單元用來處理PWM信號，同時對處理器也是一個(ge) 不小的負擔。

如果你使用的微控製器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳(chuan) 感器，所需要的就是在程序裏加入一句類似"acceleration=read_adc()"的指令，而且處理此指令的速度隻要幾微秒。

測量軸數量：

對於(yu) 多數項目來說，兩(liang) 軸的加速度傳(chuan) 感器已經能滿足多數應用了。對於(yu) 某些特殊的應用，比如UAV，ROV控製，三軸的加速度傳(chuan) 感器可能會(hui) 適合一點。

最大測量值：

如果你隻要測量機器人相對於(yu) 地麵的傾(qing) 角，那一個(ge) ±1.5g加速度傳(chuan) 感器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動態性能，±2g也應該足夠了。要是你的機器人會(hui) 有比如突然啟動或者停止的情況出現，那你需要一個(ge) ±5g的傳(chuan) 感器。

靈敏度：

一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳(chuan) 感器對一定範圍內(nei) 的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從(cong) 而獲得更精確的測量值。

帶寬：

這裏的帶寬實際上指的是刷新率。也就是說每秒鍾，傳(chuan) 感器會(hui) 產(chan) 生多少次讀數。對於(yu) 一般隻要測量傾(qing) 角的應用，50HZ的帶寬應該足夠了，但是對於(yu) 需要進行動態性能，比如振動，你會(hui) 需要一個(ge) 具有上百HZ帶寬的傳(chuan) 感器。

電阻/緩存機製：

對於(yu) 有些微控製器來說，要進行A/D轉化，其連接的傳(chuan) 感器阻值必須小於(yu) 10kΩ。比如Analog Devices's analog加速度傳(chuan) 感器的阻值為(wei) 32kΩ，在PIC和AVR控製板上無法正常工作，所以建議在購買(mai) 傳(chuan) 感器前，仔細閱讀控製器手冊(ce) ，確保傳(chuan) 感器能夠正常工作。