Freescale三軸加速度傳感器MMA7455L的原理及應(yīng)用
傳感器原理 / 2012-12-23
Freescale三軸加速度傳感器MMA7455L的原理及應(yīng)用
摘要：本文詳細(xì)介紹了三軸加速度傳感器MMA7455L的原理，特點(diǎn)，及應(yīng)用領(lǐng)域，指出了三軸加速度傳感器MMA7455L的良好應(yīng)用前景
關(guān)鍵字：三軸加速度傳感器，MMA7455L，手機(jī)
1：引言
Freescale的加速度傳感器系列的器件有很多種，按測(cè)量的加速度方向分類有：X軸、Z軸和XY軸，XYZ軸；MMA7455L是XYZ軸(±2g, ±4g, ±8g)三軸加速度傳感器
[注：1g=9.807m/s2]。可以實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)動(dòng)的功能，如傾斜滾動(dòng)、游 戲控制、按鍵靜音和手持終端的自由落體硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)保護(hù)，門(mén)限檢測(cè)和點(diǎn)擊檢測(cè)功能等，具有更高的封裝高度，但價(jià)格卻更低。提供I2C和SPI接口，方便與 MCU的通訊，，因此非常適用于手機(jī)或個(gè)人設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用，包括圖像穩(wěn)定、文本滾動(dòng)和移動(dòng)撥號(hào)。
2：MMA7455L XYZ軸加速度傳感器工作原理簡(jiǎn)介
MMA7455L加速度傳感器由2部分組成：G-單元和信號(hào) 調(diào)理ASIC電路（如圖1所示）。G-單元是機(jī)械結(jié)構(gòu)，它是用半導(dǎo)體制作技術(shù)、由多晶硅半導(dǎo)體材料制成，并且是密封的，圖1中的積分、放大、濾波、溫度補(bǔ) 償、控制邏輯和EEPROM相關(guān)電路、振蕩器、時(shí)鐘生成器、以及自檢等電路組成，完成G-單元測(cè)量的電容值到電壓輸出的轉(zhuǎn)換。
G-單元的等效電路如圖所示，它相當(dāng)于在2個(gè)固定的 電容極板中間放置1個(gè)可移動(dòng)的極板。當(dāng)有加速度作用于系統(tǒng)時(shí)，中間極板偏離靜止位置。用中間極板偏離靜止位置的距離測(cè)量加速度，中間極板與其中一個(gè)固定極 板的距離增加，同時(shí)與另一個(gè)固定極板的距離減少，且距離變化值相等。距離的變化使得2個(gè)極板間的電容改變(如圖2所示)，電容值的計(jì)算公式 是：C=Ae/D，其中A是極板的面積，D是極板間的距離，e是電介質(zhì)常數(shù)。
信號(hào)調(diào)理ASIC電路將G-單元測(cè)量的2個(gè)電容值轉(zhuǎn)換 成加速度值，并使加速度與輸出電壓成正比。當(dāng)測(cè)量完畢后在INT1/INT2輸出高電平，用戶可以通過(guò)I2C或SPI接口讀取MMA7455L內(nèi)部寄存器 的值，判斷運(yùn)動(dòng)的方向。自檢單元用于保證G-單元和加速計(jì)芯片中的電路工作正常，出電壓成比例。
傳 統(tǒng)的加速度傳感器一般為模擬輸出，用戶需要A/D采樣后，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。MMA7455L提供數(shù)字接口，用戶直接讀取 MMA7455L的寄存器得到輸出數(shù)字量，方便用戶的數(shù)據(jù)處理，在沒(méi)有A/D接口的MCU上照常使用。I2C總線通訊可以使用MCU硬件I2C單元，也可 以使用模擬I2C通訊，對(duì)MCU的支持更加廣泛。
4：軟件控制
用戶直接通過(guò)I2C或SPI接口與MMA7455L通訊，讀取MMA7455L內(nèi)部寄存器的值（即測(cè)量的結(jié)果），
例：清除中斷程序
void ClearIntLatch(void)
{
IIC_ByteWrite(INTRST, 0x03);
IIC_ByteWrite(INTRST, 0x00);
}
5．加速度傳感器的應(yīng)用
汽車電子的應(yīng)用
l 安全氣袋
l 翻轉(zhuǎn)檢測(cè)
l 碰撞檢測(cè)
l 車輛動(dòng)態(tài)控制
l 剎車控制系統(tǒng)
l 駕駛者安全裝置
衛(wèi)生保健的應(yīng)用
l 理療設(shè)備
l 康復(fù)設(shè)備
l 健身器材的測(cè)量系統(tǒng)
l 跑步機(jī)
l 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)設(shè)備
l 運(yùn)動(dòng)診斷設(shè)備
工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用
l 游戲控制板
l 振動(dòng)監(jiān)測(cè)
l 便攜與手持設(shè)備硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器保護(hù)
l 平衡和振動(dòng)控制的應(yīng)用
l 地震監(jiān)測(cè)
l 安全系統(tǒng)
l 掌上設(shè)備的鼠標(biāo)控制
l 游戲機(jī)
l 移動(dòng)電話菜單選擇滾動(dòng)控制
l 虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備
l 故障記錄儀
l 投影儀
l 軸承損壞監(jiān)測(cè)
l 傾斜計(jì)
l 機(jī)器人
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