Введение

У акселерометров существует много разных применений. Они применяются в системах защиты жёстких дисков, для измерения вибрации, для определения негарантийных случаев при падении аппаратуры, в качестве элементов управления для игровых приставок, в качестве шагомеров. Так же акселерометры применяются и в навигации.

Современные акселерометры в интегральном исполнении имеют малые размеры и низкое потребление. Довольно заманчиво выглядит идея применять их для навигации мобильных роботов. Но возникают определённые сомнения: обеспечат ли акселерометры достаточную точность? Чтобы ответить на этот вопрос надо иметь исходные данные как по самому роботу, так и по выбранному акселерометру. Данная статья была написана с целью обзора метрологических характеристик акселерометров в интегральном исполнении, для дальнейшего анализа их применения в системах навигации мобильных роботов

Аналоговые или цифровые акселерометры: что выбрать?

Сейчас на рынке присутствует довольно большой ассортимент акселерометров как с цифровым, так и с аналоговым выходом. Акселерометры с аналоговым выходом дешевле, но требуют внешние фильтры и АЦП. С АЦП проблем обычно не возникает, ведь оно присутствует уже почти в каждом микроконтроллере, но такие АЦП обычно имеют не самые лучшие характеристики, к тому же некоторые метрологические характеристики встроенных АЦП вообще не указываются производителями микроконтроллеров. Аналоговые микроконтроллеры обычно подключаются к АЦП через ФНЧ (фильтр низкой частоты). Требуется расчёт параметров фильтра, расчёт погрешности вносимой элементами фильтра.

Лично моё мнение: следуют выбирать цифровые акселерометры. Они не требуют внешних компонентов, и не требуют никаких расчётов: все их метрологические характеристики указаны. Стоить они будут дороже аналоговых, но время, затрачиваемое на разработку системы снижается.

Хотя всё определяется конкретной ситуацией.

Общие характеристики цифровых акселерометров

Модель Количество
осей
Напряжение
питания
Интерфейс Пределы измерений Частота выборки, Гц Цена, руб. (2010г)
MMA7450 3 2.4 – 3.6 В I2C, SPI ±2g, ±4g и ±8g 125, 250 500
MMA7660 3 2.4 – 3.6 В I2C ±1.5g 1-120 60-200
MMA7455 3 2.4 – 3.6 В I2C, SPI ±2g, ±4g и ±8g 125,250 70-160
ADXL345 3 2.0 – 3.6 В I2C, SPI ±2g, ±4g, ±8g,±16g 0.1 - 3200 170-420
SMB380 3 2.4 – 3.6 В I2C, SPI ±2g, ±4g и ±8g 25-1500 310-720
LIS202DL 2 2.2 – 3.6 В I2C, SPI ±2g, ±8g 100, 400 130-300
LSM303DLM 3 + 3 magnetic 2.16 – 3.6 В I2C ±2g, ±4g и ±8g   ≈700

Метрологические параметры

Погрешности, устраняемые калибровкой

Модель Погрешность
нуля, mg
Приведённая
погрешность нуля,%
Мультипликативная
погрешность, %
MMA7450 250 3.2 -
MMA7660 64 4 8
MMA7455 330 4 10
ADXL345 150 2/4 10
SMB380 60 1 -
LIS202DL 40 2 10
LSM303DLM 60    

Температурные погрешности

Модель Температурный
дрейф нуля, mg/°C
Температурная нестабильность
коэффициента преобразования, %/°C
MMA7450 - -
MMA7660 1.5 0.01
MMA7455 - -
ADXL345 1 0.02
SMB380 1 -
LIS202DL 0.5 0.01
LSM303DLM 0.5 0.01

Другие метрологические параметры

Модель Разрешение, mg боковая
чувствительность, %
Нелинейность,
% от FS
MMA7450 15.6 5 1
MMA7660 21.33 1 -
MMA7455 15.6 5 1
ADXL345 3.9 1 0.5
SMB380 4 2 0.5
LIS202DL 18 4 -
LSM303DLM 1    

Примечание: FS здесь скорее всего Full Scale -максимальное значение выбранного диапазона

Выводы

Из общего обзора существующих акселерометров можно вынести некоторые общие закономерности

  • Рассматриваемые акселерометры имеют довольно существенную начальную погрешность нуля. К счастью её не сложно убрать калибровкой (измерением при отключенных двигателях)
  • Имеется начальная погрешность чувствительности (8-10%). Как производить её калибровку - совсем не очевидно
  • Акселерометры имеют боковую чувствительность (1-5%). Это значит, что при движении только по оси Х, мы также увидим небольшое движение по оси Y.

Ссылки по теме

Сравнение акселерометров фирмы STMicroelectronics

Accelerometer and Gyro Buying Guide

 

Полное или частичное копирование материалов данного сайта возможно только с нашего разрешения. При этом ссылка на сайт http://vt-tech.eu/ обязательна

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru