可穿戴設(shè)備當中傳感器至關(guān)重要,,其中的加速度傳感器能夠完成位置及姿勢的識別。本文通過對三軸傳感器工作原理的解析,,幫助讀者更好的理解加速度傳感器的應(yīng)用,。
一,、加速度傳感器工作原理
加速度傳感器自然是對自身器件的加速度進行檢測。其自身的物理實現(xiàn)方式咱們就不去展開了,,可以想象芯片內(nèi)部有一個真空區(qū)域,,感應(yīng)器件即處于該區(qū)域,其通過慣性力作用引起電壓變化,,并通過內(nèi)部的ADC給出量化數(shù)值,。
對于三軸加速度傳感器,其能檢測X,、Y,、Z的加速度數(shù)據(jù),如下圖:
在靜止的狀態(tài)下,,傳感器一定會在一個方向重力的作用,,因此有一個軸的數(shù)據(jù)是1g(即9.8米/秒的二次)。在實際的應(yīng)用中,,我們并不使用跟9.8相關(guān)的計算方法,,而是以1g作為標準加速度單位,或者使用1/1000g,,即mg,。既然是ADC轉(zhuǎn)換,那么肯定會有量程和精度的概念,。在量程方面,,Lis3dh支持(+-)2g/4g/8g/16g四種。一般作為計步應(yīng)用來說,,2g是足夠的,,除去重力加速度1g,還能檢測出1g的加速度,。至于精度,,那就跟其使用的寄存器位數(shù)有關(guān)了。Lis3dh使用高低兩個8位(共16位)寄存器來存取一個軸的當前讀數(shù),。由于有正反兩個方向的加速度,,所以16位數(shù)是有符號整型,實際數(shù)值是15位,。以(+-)2g量程來算,,精度為2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg。
當以上圖所示的靜止狀態(tài),,z軸正方向會檢測出1g,,X、Y軸為0.如果調(diào)轉(zhuǎn)位置(如手機屏幕翻轉(zhuǎn)),,那總會有一個軸會檢測出1g,,其他軸為0,,在實際的測值中,可能并不是0,,而是有細微數(shù)值,。
在運動過程中,x,,y,,z軸都會發(fā)生變化。計步運動也有其固有的數(shù)值規(guī)律,,因為邁步過程也有抬腳和放腳的規(guī)律過程,,如下圖,?!澳_蹬離地是一步的開始,此時由于地面的反作用力,,垂直方向加速度開始增大,,當腳達到最高位置時,垂直方向加速度達到最大,;然后腳向下運動,,垂直加速度開始減小,直到腳著地,,垂直加速度減到最小值,。接著下一步邁步。前向加速度由腳與地面的摩擦力產(chǎn)生,,雙腳觸地時增大,,一腳離地時減小?!?/p>
二,、加速度傳感器應(yīng)用