加速度計——幻想與現(xiàn)實

　　作為ADI公司緊湊的低成本、重力敏感型iMEMS®加速度計的應(yīng)用支持工程師，我們有機會聽到許多有關(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(jù)實現(xiàn)這些想法的可能性，非正式地對其中一些予以評定：

　　· 現(xiàn)實——切實可行，目前并已經(jīng)實現(xiàn)的實際應(yīng)用。

　　· 幻想——如果我們有更先進(jìn)的技術(shù)就可能實現(xiàn)的應(yīng)用。

　　· 想入非非——我們能想到的任何實際實施方案將會違背物理定律。

　　洗衣機負(fù)荷平衡。洗衣機高速旋轉(zhuǎn)時，負(fù)荷不平衡將導(dǎo)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”起來。利用加速度計檢測旋轉(zhuǎn)期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機將來回抖動滾筒以重新分布負(fù)荷，直至負(fù)荷達(dá)到平衡為止。

　　現(xiàn)實。負(fù)荷平衡更佳時，旋轉(zhuǎn)速度可以更快，從而將更多水從衣服中甩出，使甩干過程能效更高，這可是當(dāng)今大力倡導(dǎo)的事情!還有一個好處是滾筒運動減震所需的機械部件將更少，使得整體系統(tǒng)更輕，成本更低。如果實施得當(dāng)，馬達(dá)的峰值負(fù)荷更低，傳動和軸承系統(tǒng)的使用壽命將得以延長。這項應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)。

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

　　現(xiàn)實。利用軸承的振動“特征”來確定其狀況是業(yè)界公認(rèn)且成熟的設(shè)備維護(hù)方法，但為了獲得精確結(jié)果，需要較寬的測量帶寬。在ADXL001推出之前，加速度計和相關(guān)信號調(diào)理設(shè)備的成本非常高。現(xiàn)在，具有寬帶寬(22 kHz)和內(nèi)部信號調(diào)理功能的ADXL001已成為低成本軸承維護(hù)應(yīng)用的理想之選。

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

　　介于現(xiàn)實和幻想之間(取決于應(yīng)用)。自動校平是一項要求極高的應(yīng)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(wěn)定性和遲滯性能的要求極高，采用當(dāng)今的表面微加工加速度計無法實現(xiàn)。對于溫度范圍適中的應(yīng)用，ADXL203等高穩(wěn)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°以內(nèi)的應(yīng)用，這些加速度計也能處理。但是，要在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)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，仍然難以實現(xiàn)優(yōu)于±0.5°傾斜度的絕對精度。有些應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。

　　手機的人機界面。微控制器借助加速度計識別用戶手勢，從而實現(xiàn)對移動設(shè)備的單手控制。

　　現(xiàn)實。手機屏幕占用了控制區(qū)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界面功能，以便增加“無按鈕”特性，例如單振/雙振(模擬鼠標(biāo)單擊/雙擊)、屏幕旋轉(zhuǎn)、傾斜控制的滾動、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(dǎo)航功能的精度和使用性能，以及開發(fā)其它新應(yīng)用。這項應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。

　　汽車報警。加速度計檢測汽車是否被頂起或被拖車抓起，如果是則報警。

　　現(xiàn)實。最常見的偷車手法之一是直接用拖車拖走。傳統(tǒng)的汽車報警對此無能為力。沖擊檢測器無法測量傾斜度的變化，點火禁用系統(tǒng)也不起作用。本應(yīng)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每分鐘0.5°，汽車就發(fā)出警報——但愿能嚇跑竊賊。這需要良好的溫度穩(wěn)定性，沒有人希望自己的汽車因為天氣變化而發(fā)出警報，因此高度穩(wěn)定的ADXL213可謂理想選擇。這項應(yīng)用目前已在OEM和售后汽車防盜系統(tǒng)中實現(xiàn)。