가속도 센서 를 이용하여 물체 의 경사 각도 를 측정 하다

1 설명


물체의 기울기 각도를 측정하면가속기 센서의 일반적인 애플리케이션입니다.비록 그 기본원리는 매우 간단하지만 구체적인 실현과정에 여전히 많은 어려움을 겪게 된다. 례를 들면 경사각도의 정밀도문제, 수학계산이 너무 복잡한 등이다.본고는 정밀도 문제에 대해 상세하게 토론하고 간단한 계산 방법을 제시할 것이다.


2 기본 원리


가속도 센서는 정지 배치 시 중력 작용을 받기 때문에 1g의 중력 가속도가 발생한다.이 성질을 이용하면 가속도 센서의 X축과 Y축에서 중력 가속도의 분량을 측정하여 수직 평면에서의 기울기 각도를 계산할 수 있다.

이렇게 하면 위의 원리에 따라 2축 가속도 센서가 X-Y 평면에서의 기울기 각도를 측정할 수 있습니다.


2축 가속도 센서는 X축과 Y축의 중력 컴포넌트만 측정할 수 있으므로 X-Y 평면의 기울기 각도만 측정할 수 있습니다.그러나 물체가 공간에서 기울어질 때 기울기를 보장하기 어렵기 때문에 * X-Y 평면에서는 2축 가속도 센서만으로 측정하는 데 한계가 있기 때문에 3축 가속도 센서를 사용하는 것을 고려합니다.다음 그림에서 볼 수 있듯이 3축 가속도 센서는 X축, Y축, Z축의 중력 분량을 측정할 수 있으며 공간 기울기 각도를 계산하는 공식은。

이 공식은 바로 본문에서 물체의 경사 각도를 측정하는 기본 원리이다.여기서 설명해야 할것은 물체가 정지할 때 중력을 받는 성질을 리용하는데 만약 물체가 동시에 운동가속도도 있다면 이 공식은 더는 정확하지 않다.따라서 공식에 제한을 추가해야 합니다. 즉,



3 하드웨어 구현


현재 소비자 제품에 사용되는 가속도 센서는 디지털 출력(예: ADXL345)과 아날로그 출력(예: ADXL335) 두 가지로 나뉜다.디지털 출력의 가속도 센서는 I2C 또는 SPI 버스를 통해 MCU와 직접 연결할 수 있습니다.아날로그 출력의 가속도 센서는 ADC를 사용하여 샘플링해야 한다.현재 보편적으로 사용되는 MCU에는 기본적으로 내장된 ADC 채널이 있기 때문에 디지털 출력이든 아날로그 출력의 가속도 센서든 MCU와 쉽게 연결하여 측정 기능을 실현할 수 있다.