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几种常用的传感器(加速度传感器、重力传感器、方向传感器、陀螺仪)简介

越来越多的传感器用于手机或其他便携式设备,如加速传感器、重力传感器、陀螺仪等g-sensor、o-sensor等等,这些传感器的用途是什么,它们的特点是什么,它们之间有什么区别?本文简要介绍了它们。

又称加速传感器G-sensor,获取的是x、y、z三轴加速度值。 该值包括地心重力的影响,单位是m/s^2。 将手机平放在桌面上,x轴默认为0,y轴默认0,z轴默认9.81。 把手机朝下放在桌面上,z轴为-9.81。

加速度传感器可能是最成熟的mems产品,市场上的加速度传感器种类很多。手机中常用的加速度传感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。这些传感器通常提供±2G至±16G采用加速度测量范围I2C或SPI接口和MCU数据精度小于16bit。

磁传感器简称M-sensor,返回x、y、z三轴环境磁场数据。 该值为微特斯拉(micro-Tesla),用uT也可以是高斯(Gauss),1Tesla=10000Gauss。 电子罗盘传感器通常在硬件上没有独立的磁传感器,磁数据提供(E-compass)。电子罗盘传感器器数据的同时,电子罗盘传感器还可以提供方向传感器数据。

方向传感器简称O-sensor,返回三轴角度数据,方向数据的单位为角度。 如上所述,电子罗盘E-compass在获取到G-sensor经过计算和生产的数据O-sensor数据以及M-sensor数据。

O-sensor分别提供三个数据azimuth、pitch和roll。

azimuth:磁北极和Y轴的夹角为0°至360°。0°=北,90°=东,180°=南,270°=西。 pitch:x轴与水平面的夹角为-180°至180°。当z轴向y轴旋转时,角度为正值。 roll:y由于历史原因,轴与水平面的夹角范围为-90°至90°。当x轴向z轴移动时,角度为正值。 电子罗盘需要在获得正确的数据之前进行校准,通常可以使用8字校准法。8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中摇晃8字。原则上,设备线的方向应尽可能指向空间的所有8个象限。

陀螺仪传感器叫Gyro-sensor,返回x、y、z三轴角加速度数据。 角加速的单位是radians/second。

根据Nexus S手机实测: 逆时针水平旋转,Z轴为正。 逆时针水平旋转,z轴为负。 向左旋转,y轴为负。 向右旋转,y轴为正。 向上旋转,x轴为负。 向下旋转,x轴为正。

重力传感器简称GV-sensor,输出重力数据。 在地球上,重力值为9.8,单位是m/s^2。 与加速度传感器相同的坐标系统。 当设备复位时,重力传感器的输出与加速度传感器相同。

线性加速度传感器LA-sensor。 线性加速度传感器是加速度传感器减数据。 单位是m/s^2,坐标系统与加速度传感器相同。 计算公式如下: 加速度 = 重力 线性加速度。

旋转矢量传感器简称RV-sensor。 旋转矢量代表设备的方向,是混合坐标轴和角度计算的数据。 RV-sensor输出三个数据:

x*sin(theta/2) y*sin(theta/2) z*sin(theta/2) sin(theta/2)是RV的数量级。 RV方向与轴旋转方向相同。 RV三个值,和cos(theta/2)形成四元组。

RV数据没有单位,坐标系和加速度相同。

举例:

sensors_event_t.data[0] = xsin(theta/2) sensors_event_t.data[1] = ysin(theta/2) sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2) sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)

GV、LA和RV没有物理传感器可以直接给出值,需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor算法计算后得出。

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