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傳感器分類詳解

編輯:多欽儀表  發布時間:2020.08.10 08:50:45   來源:多欽儀表

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現在的手機或者其他便攜設備中用到了越來越多的傳感器,什么加速度傳感器,方向傳感器、重力傳感器、陀螺儀、g-sensor、o-sensor等等,這些傳感器到底是干什么用的,各自有什么特點,彼此之間又有什么區分?本文就對他們進行簡單的對比介紹。

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1、加速度傳感器

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加速度傳感器又叫G-sensor,獲取的是x、y、z三軸的加速度數值。

該數值包含地心引力的影響,單位是m/s^2。

將手機平放在桌面上,x軸默認為0,y軸默認0,z軸默認9.81。

將手機朝下放在桌面上,z軸為-9.81。

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加速度傳感器可能是最為成熟的一種mems產品,市場上的加速度傳感器種類很多。手機中常用的加速度傳感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。這些傳感器一般提供±2G至±16G的加速度測量范圍,采用I2C或SPI接口和MCU相連,數據精度小于16bit。

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2、磁力傳感器

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磁力傳感器簡稱為M-sensor,返回x、y、z三軸的環境磁場數據。

該數值的單位是微特斯拉(micro-Tesla),用uT表示。也可以是高斯(Gauss),1Tesla=10000Gauss。

硬件上一般沒有獨立的磁力傳感器,磁力數據由電子羅盤傳感器提供(E-compass)。電子羅盤傳感器在提供磁力傳感器數據的同時,還能提供方向傳感器數據。

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3、方向傳感器

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方向傳感器簡稱為O-sensor,返回三軸的角度數據,方向數據的單位是角度。

如上所述,電子羅盤E-compass在獲取到G-sensor的數據之后,經過計算生產O-sensor數據以及M-sensor數據。

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O-sensor提供三個數據,分別為azimuth、pitch和roll。

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azimuth:方位,返回水平時磁北極和Y軸的夾角,范圍為0°至360°。0°=北,90°=東,180°=南,270°=西。

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pitch:x軸和水平面的夾角,范圍為-180°至180°。當z軸向y軸轉動時,角度為正值。

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roll:y軸和水平面的夾角,由于歷史原因,范圍為-90°至90°。當x軸向z軸移動時,角度為正值。

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電子羅盤在獲取正確的數據前需要進行校準,通常可用8字校準法。8字校準法要求用戶使用需要校準的設備在空中做8字晃動,原則上盡量多的讓設備法線方向指向空間的所有8個象限。

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4、陀螺儀傳感器

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陀螺儀傳感器叫做Gyro-sensor,返回x、y、z三軸的角加速度數據。

角加速度的單位是radians/second。

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根據Nexus S手機實測:

水平逆時針旋轉,Z軸為正。

水平逆時針旋轉,z軸為負。

向左旋轉,y軸為負。

向右旋轉,y軸為正。

向上旋轉,x軸為負。

向下旋轉,x軸為正。

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5、重力傳感器

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重力傳感器簡稱GV-sensor,輸出重力數據。

在地球上,重力數值為9.8,單位是m/s^2。

坐標系統與加速度傳感器相同。

當設備復位時,重力傳感器的輸出與加速度傳感器相同。

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6、線性加速度傳感器

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線性加速度傳感器簡稱LA-sensor。

線性加速度傳感器是加速度傳感器減去重力影響獲取的數據。

單位是m/s^2,坐標系統與加速度傳感器相同。

加速度傳感器、重力傳感器和線性加速度傳感器的計算公式如下:

加速度 = 重力 + 線性加速度。

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