加速度計——幻想與現實(shí)

　　作為ADI公司緊湊的低成本、重力敏感型iMEMS®加速度計的應用支持工程師，我們有機會(huì )聽(tīng)到許多有關(guān)如何運用加速度計的創(chuàng )意想法，但有些想法違背了物理定律!我們依據實(shí)現這些想法的可能性，非正式地對其中一些予以評定：

　　· 現實(shí)——切實(shí)可行，目前并已經(jīng)實(shí)現的實(shí)際應用。

　　· 幻想——如果我們有更先進(jìn)的技術(shù)就可能實(shí)現的應用。

　　· 想入非非——我們能想到的任何實(shí)際實(shí)施方案將會(huì )違背物理定律。

　　洗衣機負荷平衡。洗衣機高速旋轉時(shí)，負荷不平衡將導致洗衣機搖晃，如果不加以限制，洗衣機甚至能在地板上“走動(dòng)”起來(lái)。利用加速度計檢測旋轉期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機將來(lái)回抖動(dòng)滾筒以重新分布負荷，直至負荷達到平衡為止。

　　現實(shí)。負荷平衡更佳時(shí)，旋轉速度可以更快，從而將更多水從衣服中甩出，使甩干過(guò)程能效更高，這可是當今大力倡導的事情!還有一個(gè)好處是滾筒運動(dòng)減震所需的機械部件將更少，使得整體系統更輕，成本更低。如果實(shí)施得當，馬達的峰值負荷更低，傳動(dòng)和軸承系統的使用壽命將得以延長(cháng)。這項應用已經(jīng)實(shí)現。

　　機械健康狀況監控。許多行業(yè)按照預防性維修日程計劃更換或徹底檢修機械設備，尤其在人們無(wú)法容忍無(wú)計劃停機的應用中。因此，許多行業(yè)經(jīng)常過(guò)早地花費巨資改造尚有很長(cháng)使用壽命的機械。將加速度計嵌入軸承或其它旋轉設備中，就可以延長(cháng)其使用壽命，而不用擔心突發(fā)故障。加速度計通過(guò)檢測軸承或其它旋轉設備的振動(dòng)，確定其工作狀況。

　　現實(shí)。利用軸承的振動(dòng)“特征”來(lái)確定其狀況是業(yè)界公認且成熟的設備維護方法，但為了獲得精確結果，需要較寬的測量帶寬。在A(yíng)DXL001推出之前，加速度計和相關(guān)信號調理設備的成本非常高?，F在，具有寬帶寬(22 kHz)和內部信號調理功能的ADXL001已成為低成本軸承維護應用的理想之選。

　　自動(dòng)校平。加速度計測量大型機器或活動(dòng)房屋等物體的絕對傾斜度。微控制器利用該傾斜信息自動(dòng)校平物體。

　　介于現實(shí)和幻想之間(取決于應用)。自動(dòng)校平是一項要求極高的應用，要求絕對精確。表面微加工加速度計具有極高的分辨率，但高精度(優(yōu)于1°傾斜度)的絕對傾斜度測量對溫度穩定性和遲滯性能的要求極高，采用當今的表面微加工加速度計無(wú)法實(shí)現。對于溫度范圍適中的應用，ADXL203等高穩定性加速度計可以勝任。對于寬溫度范圍、絕對精度要求在±5°以?xún)鹊膽?，這些加速度計也能處理。但是，要在寬溫度范圍內實(shí)現更精確的校平，則需要外部溫度補償。即使利用外部溫度補償，仍然難以實(shí)現優(yōu)于±0.5°傾斜度的絕對精度。有些應用目前已經(jīng)實(shí)現。

　　手機的人機界面。微控制器借助加速度計識別用戶(hù)手勢，從而實(shí)現對移動(dòng)設備的單手控制。

　　現實(shí)。手機屏幕占用了控制區域的大部分可用面積。手機制造商可以將加速度計用于用戶(hù)界面功能，以便增加“無(wú)按鈕”特性，例如單振/雙振(模擬鼠標單擊/雙擊)、屏幕旋轉、傾斜控制的滾動(dòng)、基于方向的振鈴控制等。此外，手機制造商可以利用加速度計改善導航功能的精度和使用性能，以及開(kāi)發(fā)其它新應用。這項應用目前已經(jīng)實(shí)現。

　　汽車(chē)報警。加速度計檢測汽車(chē)是否被頂起或被拖車(chē)抓起，如果是則報警。

　　現實(shí)。最常見(jiàn)的偷車(chē)手法之一是直接用拖車(chē)拖走。傳統的汽車(chē)報警對此無(wú)能為力。沖擊檢測器無(wú)法測量?jì)A斜度的變化，點(diǎn)火禁用系統也不起作用。本應用利用ADXL213的高分辨率能力。如果加速度計測量到傾斜度變化超過(guò)每分鐘0.5°，汽車(chē)就發(fā)出警報——但愿能?chē)樑芨`賊。這需要良好的溫度穩定性，沒(méi)有人希望自己的汽車(chē)因為天氣變化而發(fā)出警報，因此高度穩定的ADXL213可謂理想選擇。這項應用目前已在OEM和售后汽車(chē)防盜系統中實(shí)現。