wzavr 发表于 2008-3-27 17:36:09

什么才是加速度传感器? 什么才是陀螺仪?

当一个传感器处于静态时,传感器输出的信号量如果是该传感器所处的水平倾角角度.那么这个传感器是加速度传感器?
传感器输出的信号量如果是该传感器瞬时的旋转角度,那么这个传感器是陀螺仪?
一般不是说陀螺仪是检测物体水平的传感器吗?

emicro 发表于 2008-3-27 17:43:06

当一个传感器处于静态时,传感器输出的信号量如果是该传感器所处的水平倾角角度.那么这个传感器是倾角传感器。
陀螺仪是角速度传感器。

shotstar 发表于 2008-3-27 17:44:59

加速度传感器可以在静态时测量，也可以在动态时测量，测量有两个分量一个叫横滚一个叫俯仰。

陀螺 是测量方向的不是水平 一般要求水平放置 而且要求物体运动起来才能测量运动方向。

wzavr 发表于 2008-3-27 19:11:26

【1楼】 emicro :
象下面这款adxl202,实际测试时,输出的是传感器所处的水平倾角角度,datasheet中叫加速度传感器,不是叫倾角传感器的啊.

点击此处打开ourdev_240256.pdf(文件大小:146K)

【2楼】 shotstar :
陀螺 是不是就是测量物体运动的方向?如果物体不运动,则陀螺输出静止量?

emicro 发表于 2008-3-27 19:27:21

adxl202能在静止时测出水平倾角是因为此时垂直方向上只有重力加速度，传感器水平倾角的变化引起重力加速度在其轴线上的分量变化，因此adxl202输出的加速度数据就反应了水平倾角的大小。如果垂直方向上不只存在重力加速度，它输出的数据就不能表示水平倾角大小了。当然我的说法也不太严谨，静态时加速度传感器和倾角传感器都能检测水平倾角，动态时只有倾角传感器能检测水平倾角。

emicro 发表于 2008-3-27 19:33:01

陀螺仪是角速度传感器，就表示它的输出反应的是角速度大小，物体不运动，角速度为零，陀螺仪一般输出中点电压。

timer 发表于 2008-3-27 20:47:20

【1楼】 emicro :
象下面这款adxl202,实际测试时,输出的是传感器所处的水平倾角角度,datasheet中叫加速度传感器,不是叫倾角传感器的啊.


重力加速度也是加速度。ADXL202被设计成可以感知重力加速度。


USING THE ADXL202E AS A DUAL-AXIS TILT SENSOR
One of the most popular applications of the ADXL202E is tilt
measurement. An accelerometer uses the force of gravity as an
input vector to determine orientation of an object in space.

timer 发表于 2008-3-27 20:55:05

你可以这样理解，ADXL202有两个加速度测量轴(X,Y)。这两个轴是正交的，它们组成的平面和芯片表面平行。如果芯片本身和大地平行，那么重力加速度无论分解到哪个轴上，都是零，即Ax=Ay=gcos pi/2=0。当芯片倾斜的时候，X和Y轴感知到的加速度就是g在各自轴向上的分量。

feng_matrix 发表于 2008-3-28 09:04:08

在没有绝对参照物的前提下
所有的加速度传感器都不能区分重力加速度与运动加速度
ADXL330静止或匀速运动时可以用来判断自身姿态
变速运动时是不能用来判断姿态

人体在没有视觉参考时也一样不能判断区分重力加速度与运动加速度
比如封闭电梯以2个G的加速度垂直向下运动
里面的人捧着一碗水，然后头朝下脚朝上站在天花板上
水不会撒出来，人也不会知道自己马上撞到地面了

sourceForge 发表于 2008-3-28 11:16:20

這個東西應該是可以相互轉換的, 因為都是測量物體的運動.

wzavr 发表于 2008-3-28 17:26:40

现在手头有 ADXL202 ,EWTS82.如果做x-ufo的话,准备用ewt82作为飞行器的旋转检测,并用ewt82的角速度数据修正adxl202的输出量,检测飞行器是否水平.
这样的思路对吗?

feng_matrix 发表于 2008-4-8 12:37:08

to 【10楼】 wzavr

ADXL202 是两轴传感器，单片不行的
当单片ADXL202处于 正面垂直向上与反面垂直向上 两种状态时
得到的两轴输出都是0，如何判断姿态？

当飞行器做自由落体运动时，任意姿态输出也都是0，又如何判断呢？

倾角传感器与加速度传感器完全是两_会事
只能说在静止或匀速运动时，加速度传感器可以判断出重力方向

Grant 发表于 2008-4-8 23:58:05

水平静止状态下，加速度传感器水平分量为0，垂直分量为1，标量是g。

对于楼上提到的正面垂直向上与反面垂直向上两种情况，MEMS输出表示的g使用正负之分的，为什么模拟输出的方式不是直接输出负电平是因为传感器内部做了电平偏移。要不你看看ADXL320的datasheet标题上面是如何的？“small and thin ＋/－5g iMEMS Accelerometer”?

看看它的参数Zero g Bias Level？在3.3V供电下0g典型输出电平是多少?1.5V


请看下图，这里解释了为什么是这样输出：
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247006.jpg
(原文件名:Scale.jpg)



先来加速度传感器的，这里我们拿典型的电容式的加速度传感器为例，当你面对需要选择一个适合自己应用的传感器的时候，你知道有多少参数是需要关心的吗？DataSheet中那些参数有都代表了什么意义？资料的解释是英文的，我也懒得打字了，直接给大家截图吧。


1、关于分辨率
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247007.jpg
(原文件名:Resolution.jpg)

2、关于量程(当然是有效的)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247008.jpg
(原文件名:Full Scale.jpg)

3、关于灵敏度
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247009.jpg
(原文件名:sensitivity.jpg)

4、关于灵敏度/温度系数
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247013.jpg
(原文件名:灵敏度温度系数.jpg)


5、零点偏移
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247014.jpg
(原文件名:Zero offset.jpg)

6、零点偏移与温度关系
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247015.jpg
(原文件名:零点偏移与温度关系.jpg)

7、Cross Axis
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247016.jpg
(原文件名:Cross Axis.jpg)

8、Non-Linearity
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247019.jpg
(原文件名:Non-Linearity.jpg)


9、振荡冲击，这是表示一个安全极限的冲击最大范围，记得是有时间单位的。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_9/ourdev_247020.jpg
(原文件名:Shock Survivability.jpg)




偶的手上有三轴的数字输出加速度传感器和陀螺仪，不过一直都放在那睡着觉来着，还没时间来想要拿来干什么。

wzavr 发表于 2008-4-10 00:35:14

to: 【11楼】 feng_matrix
我的考虑是将ADXL202 作为水平检测, 动态的倾斜和升降检测用3个陀螺仪组成x,y,z3轴检测.
这样做的话,是否可以省却z轴的加速度传感器?
现在还是想不通,既然3个陀螺仪检测3轴了,升降已经用z轴陀螺仪检测到了,为什么要用还要z轴的加速度传感器?

feng_matrix 发表于 2008-4-10 08:57:42

to：【13楼】 wzavr

陀螺仪检测飞行器三坐标轴的角速度，简单讲就是旋转运动，或者说是：侧翻、仰俯、自旋
加速度检测飞行器三坐标轴轴向运动趋势，简单说就是轴向位移，或者说是：上升、左右平移、前后平移
当然，实际遥控飞行中，这些动作并非单一出现的，这是一个6路混合的动态的平衡过程
所以6路传感器信号以及遥控信号的混控算法很有讲究哦，这就是系统的核心

wzavr 发表于 2008-4-10 10:47:48

呵呵,昨晚睡觉前在仔细考虑了各个角度的旋转,才发现自己以前的想法是方向性错误.
昨晚才想清楚.确实是想14楼说说的.
看来这次需要重新买传感器了.

wxws 发表于 2008-4-10 15:14:09

gz

Graces_AVR 发表于 2009-7-23 11:25:47

新手入门，受益匪浅

13590955160 发表于 2009-12-6 21:49:58

也是入门的

liang_work 发表于 2009-12-6 23:11:24

受教了.

rei1984 发表于 2009-12-6 23:36:31

mark

happyfuying 发表于 2009-12-13 23:40:27

mark

hexenzhou 发表于 2009-12-14 08:10:32

马克一下。

kshgood 发表于 2010-3-3 13:55:45

学习了

xdco 发表于 2010-3-8 00:48:45

受益匪浅受益匪浅

fsclub 发表于 2010-3-8 09:54:23

我试验PG-3陀螺仪，看来像是有角加速度舵机才动（突然动的时候有输出），只有角速度还不动的（匀速转动没有动作）。

bad_fpga 发表于 2010-3-24 14:50:42

mark

caixiong 发表于 2010-3-24 16:34:16

mark

13590955160 发表于 2010-3-24 21:40:21

XUE XI LE

hephi 发表于 2010-4-26 15:12:40

MARK

pollycat 发表于 2010-6-4 13:39:11

开开心心打个马赛克

baiya 发表于 2010-7-5 19:20:32

回复【14楼】feng_matrix悟
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搭车请教一下，用陀螺仪测角度的话，是不是对测出的角速度积分即可？

网上看到有些资料说可以用陀螺仪和加速度传感器组合测角度，这种方法具体如何实现？

frank7258 发表于 2010-7-6 06:12:12

几个数学关系在设计控制算法的时候是很有用的：

角速度的积分就变成了角度；
加速度的积分变成了速度。

当然，在控制算法中，尽量要避开对传感器信号的求导，因为由于信号噪音，求导之后的信号基本不能用，要低通滤波，或者若数学模型已知那就上Kalmann滤波。


所谓飞行器的姿态就是由三个角组成，飞行器一般用笛卡尔坐标系进行分析，如图。

任何物体在三维空间中都有六个自由度。x,y,z三个坐标方向移动和绕x,y,z三个坐标轴旋转。

三个角度合成姿态，三个坐标决定了飞行器的空间位置。

习惯上，大家讲和地面垂直的轴标记为z轴，飞机向前飞行的坐标轴标记为x轴，x和y叉乘的方向为y轴，也就是和x和z都垂直的方向。


http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_30/ourdev_566088VMK86X.png
飞行器坐标系 (原文件名:709px-Yaw_Axis_Corrected.svg.png)


飞机起飞之后要一直对角速度传感器的量进行积分（离散数值积分的算法可以参考维基百科：http://zh.wikipedia.org/zh/%E6%95%B8%E5%80%BC%E7%A9%8D%E5%88%86），就可以得到当前飞行姿态相对于起飞的时候的姿态的差别。但是，因为我们不能保证起飞姿态一定是水平的，所以，在起飞之前要记录下加速度传感器三个分量的值，然后计算出起飞之前飞机在地面上的姿态。然后将两个姿态相加，就是当前飞机的绝对姿态。同时，我们也可以一直对加速度传感器的三个信号去除重力加速度进行积分，就可以得到飞机在起飞之后在三个轴飞过的距离，这样就可以相对定位。这种定位方法在卫星定位出现是非常普遍的，叫做惯性导航，即使在今天也被应用于各种航天器中，由于GPS信号的不稳定性，惯性导航和GPS导航一般是协同工作的。目前在深海潜艇中，由于卫星信号接收不到，惯性导航占主要地位。

另外，加速度传感器来确定姿态只有当飞行器处于静止或者匀速运动的时候才行。当飞行器自身存在加速度之后，加速度传感器的值就是重力加速度和飞机自身加速度的和。
矢量加速度a=+

另外，由于角速度传感器的误差，在积分环节中会一直积累，因此，还要考虑到积分出的角度在悬停的时候适时和加速度传感器测的的角度比对。

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抄自互联网：

惯性导航是指通过测量飞行器的加速度，自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在飞行器内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。
    惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪测量飞行器的三个转动运动，3个加速度计测量飞行器的3个平移运动的加速度；计算机根据测量的各种信息，计算出飞机的速度和位置数据；显示器显示各种导航参数。按照惯性导航组合在飞行器上的安装方式，可以分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。前者安装在惯性平台的台体上，计算量小、精度高，但结构复杂、占用面积大；后者直接安装在飞行器上，结构简单、体积小，但由于工作条件不佳，仪表的精度会有所降低。牛顿力学是惯性导航的理论基础。1942年，德国在V-2火箭上首先应用了惯性导航原理。1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功。1958年，“舡鱼”号潜艇依靠惯性导航穿越北极在冰下航行长达21天。我国从1956年开始研制惯性导航系统，1970年以来卫星、火箭以及国产飞机上，普遍采用了本国的惯性导航系统。

wtliu 发表于 2010-7-6 08:51:46

学习了！

ggq71 发表于 2010-10-15 11:31:26

学习

maowu198599999 发表于 2010-10-15 12:20:48

受教了

lantianwofei 发表于 2010-10-20 09:32:39

学习中。。。。

moonyong 发表于 2010-10-21 21:36:04

受益匪浅，深刻反思

x479231y12 发表于 2011-4-11 13:29:55

引用图片【12樓】(原文件名:Scale.jpg) </center>

xuxueliang 发表于 2014-3-19 16:49:29

受益匪浅

六月峰 发表于 2014-3-19 17:41:00

学习中！

yat 发表于 2014-7-4 13:35:27

好帖mark什么才是加速度传感器? 什么才是陀螺仪?[

RedFang 发表于 2014-10-24 18:40:58

受教！！
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