学子专区—ADALM2000实验:双轴倾斜传感器

发布时间:2023-9-21 19:53    发布者:eechina
关键词: ADXL327 , 倾斜传感器
作者:Andreea Pop,系统设计/架构工程师
    Antoniu Miclaus,系统应用工程师
Doug Mercer,顾问研究员               

目标

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。

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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。

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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

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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。

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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。

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图5.带LED的倾斜传感器的电路原理图

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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。

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图7.零g偏置XOUT和基准

如果在x轴上向右倾斜试验板,比较器的输入电压将低于基准电压,因此/OUT引脚将处于高电平,从而点亮相应的LED。

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图8.x轴向右倾斜对应的电压

如果倾斜方向相反,即向左倾斜,则比较器的输入电压高于基准电压,OUT引脚变为高电平,与其连接的LED点亮。

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图9.x轴向左倾斜对应的电压

问题:
1.        改变CDC的值会对电路产生什么影响?
2.        用户为什么要限制带宽?限制XOUT、YOUT和ZOUT带宽的标准是什么?

您可以在学子专区论坛上找到问题答案。

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