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利用加速度傳感器測量物體的傾斜角度

發布時間：2018-07-25 責任編輯：wenwei

【導讀】測量物體的傾斜角度是加速度傳感器的de一yi種zhong常chang見jian應ying用yong，雖sui然ran測ce試shi原yuan理li十shi分fen簡jian單dan，但dan具ju體ti實shi現xian過guo程cheng中zhong仍reng然ran會hui遇yu到dao很hen多duo問wen題ti，比bi如ru傾qing斜xie角jiao度du的de精jing度du問wen題ti，環huan境jing幹gan擾rao問wen題ti。本ben文wen將jiang對dui精jing度du問wen題ti進jin行xing討tao論lun，並bing給gei出chu一yi種zhong簡jian化hua的de計ji算suan方fang式shi。

基本原理

由於加速度傳感器在靜止放置時受到重力作用，因此會有1g的重力加速度。利用這個性質，通過測量重力加速度在X/Y軸上的分量，可以計算出在垂直平麵上的傾斜角度。

利用加速度傳感器測量物體的傾斜角度

如圖所示，有Ax=gsinα，Ay=gcosα。則Ax/Ay=tanα，即α=arctan（Ax/Ay）。

根據以上原理就可以根據2軸加速度傳感器測量X-Y的平麵上的傾斜角度。

但是在實際應用中，很難保證傾斜隻發生在X-Y平麵。因此，用三軸傳感器的傾角計算公式可拓展如下：

利用加速度傳感器測量物體的傾斜角度

上述公式基本解決了靜態環境下的傾角計算，我們再考慮一種更複雜的場景，運動條件下計算傾角，就需要再增加一個限定條件，即：

利用加速度傳感器測量物體的傾斜角度

硬件實現

目前，在消費類產品中使用的加速度主要為數字輸出（I2C/SPI），可以非常簡單的跟MCU通信，實現測量功能。ST提供的產品按照精度分為LIS2DH12TR（12bit），LIS2HH12TR（16bit），車規加速度AIS328DQTR（12bit）。

傾斜角度的精度和加速度值的分辨率之間的關係:

● 8bit的ADC可以得到3.4。以上的精度

● 10bit的ADC可以得到0.8。以上的精度

● 12bit的ADC可以得到0.2。以上的精度

● 14bit的ADC可以得到0.05。以上的精度

● 16bit的ADC可以得到0.0124。以上的精度

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