倾斜传感器 ADALM2000实验：双轴倾斜传感器

发布时间：2024-11-23 15:11:40

ADALM2000实验：双轴倾斜传感器

本次实验的目标是使用ADXL327构建一个简单的倾斜传感器，并观察输出电压如何随x轴和y轴上的倾斜度而变化。

使用ADXL327的倾斜传感器

背景知识

倾斜传感器用于测量参考平面的多个轴上的倾斜度。这些传感器可产生与相对于轴的倾斜度成比例的电信号。倾斜位置参考重力进行测量，通过倾斜位置就可以轻松检测方向或倾斜度。

在本次实验中，我们将使用ADXL327加速度计监测x和y两个轴上的倾斜度。该集成电路的功能框图如图1所示。

图1.ADXL327的功能框图

ADXL327是一款完整的小尺寸、低功耗、三轴加速度计，提供经过信号调理的电压输出，它可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运动、冲击或振动导致的动态加速度。输出信号为模拟电压，与加速度成比例。ADXL327采用单一结构检测x、y和z轴。因此，这三个轴的检测方向具有很高的正交特性且跨轴灵敏度很低。

图2.加速度灵敏度轴

材料

► ADALM2000主动学习模块

► 无焊试验板和跳线套件

► 一个ADXL327加速度计

► 两个0.047μF电容

► 一个0.1 μF电容

► 两个AD8561比较器

► 四个LED

► 四个100 Ω电阻

图3.ADXL327倾斜传感器试验板连接

硬件设置

首先，在无焊试验板上构建图1所示的电路。将CDC电容放置在ADXL327电源引脚附近，以使加速度计充分退耦，从而消除电源噪声。对于大多数应用，单个0.1 μF电容比较适当。XOUT和YOUT引脚必须添加电容，以便利用低通滤波实现抗混叠和噪声抑制。请参阅ADXL327数据手册，了解如何选择这些电容的值。对于此应用，可以使用0.047 μF滤波电容。试验板连接如图3所示。

程序步骤

打开3 V正电源，监视示波器通道1上的XOUT和通道2上的YOUT。在所有电源电压下，零g偏置输出标称值等于VS/2。在本例中，可看到大约1.5 V的偏置信号。如果在x或y轴上以不同角度倾斜试验板，输出电压将随着检测到的运动成比例地增大或减小。

图4.零g偏置输出

带LED指示灯的倾斜传感器

背景知识

我们在示波器上监测ADXL327加速度计的输出电压。使用AD8561比较器和LED，可以使倾斜传感器在倾斜度发生变化或检测到振动时发送光信号。每个轴使用一个AD8561比较器。两个轴上的零g偏置输出相似，并且将作为两个比较器的基准。比较器的两路输出上各连接一个LED。两个输出信号相反，因此一次只有一个LED激活。

图5.带LED的倾斜传感器的电路原理图

图6.带LED的倾斜传感器的试验板连接

硬件设置

在无焊试验板上，为加速度计的每路输出添加两个比较器和两个LED（带有相应的限流电阻）。电路原理图如图5所示，试验板连接如图6所示。

程序步骤

在这种情况下，我们需要将两个比较器的电源V+和V-设置为±5 V。信号发生器通道1 (W1)将设置为恒定的3 V波形，并用作ADXL327的VS。信号发生器的第二通道(W2)将用作比较器的基准输入，其值必须设置为大约等于零g输出偏置。此值之前已针对加速度计的两路输出进行过测量（图4）。这样，每次检测到倾斜度变化且电压改变时，比较器的输出都会改变其状态，从而相应地点亮LED。示波器只有两个通道可用，因此我们可以一次分析加速度计的一个输出电压，但LED会亮起并指示x轴和y轴有变化。XOUT连接到通道1，W2生成的基准电压连接到通道2。