加速度傳感器在汽車防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2013-09-06 14:31 來源:電源網(wǎng) 作者:蒲公英

現(xiàn)代汽車的防盜系統(tǒng)通常采用對車體的沖擊、振動監(jiān)測的方式防盜預(yù)警,常用的器件多為磁效應(yīng)傳感器。雖然磁效應(yīng)加速度傳感器的敏感性能很好,但由于磁傳感器存在裝配、安裝誤差,其頻率響應(yīng)不穩(wěn)定,會造成后續(xù)信號處理電路和微控制器接口電路比較復(fù)雜,致使系統(tǒng)報警的可靠性降低,誤報率較高。另外,拖車或整車搬運的方法也是目前竊賦盜竊汽車常用的手段,對付這種盜竊方式最有效的方法是對車體的傾斜角度進行監(jiān)測,而磁效應(yīng)傳感器無法測量靜態(tài)加速度,不能對車體的傾斜角度進行測量,也就無法對這種盜竊方式進行監(jiān)測預(yù)警??傊?,利用磁效應(yīng)傳感器不能很好地完成防盜監(jiān)測的任務(wù),這就需要一種更合理、更可靠的傳感器件來替代。

ADXL202是AD公司設(shè)計生產(chǎn)采用MEMs工藝制作的低價格、低功耗、單芯片集成雙軸加速度傳感器,3~5.25V單電源供電,工作電流小于6mA,可以測量O~5kHz、±2g范圍內(nèi)動態(tài)或靜態(tài)加速度,60Hz時分辨率為2mg,可以數(shù)字、模擬信號形式輸出,體積僅為 5mm×5mm×2mm;可以對車體微小振動和整車的傾斜角度同時進行監(jiān)測。將其應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)不但擴大了系統(tǒng)的監(jiān)測范圍,而且簡化了系統(tǒng),提高了防盜系統(tǒng)報管的可靠性。因此,選定其作為汽車防盜系統(tǒng)的傳感器件。

1 加速度傳感器ADXL202的工作機理

1.1 利用ADXL202進行加速度測量的基本原理

ADXL202的模塊結(jié)構(gòu)如圖l所示,它是在單一芯片上集成兩個相互獨立、測量方向相互垂直的敏感元的測量模塊,是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器;由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個極板,電容的另一極扳固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對位置變化時,電容值也發(fā)生變化;兩個敏感元的信號處理電路將各自的電容變化轉(zhuǎn)換成幅值與加速度成正比的方波信號,經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后,就能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,通過引腳XOUTYOUT進行輸出。另外,ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號。

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1.2 ADXL202引腳功能簡介

ADXL202的封裝形式為LCC-8,其封裝和引腳的示意圖如圖2所示。

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引腳ST用于芯片自測,VDD上電后,ST在靜電力的作用下,輸出的工作循環(huán)脈寬改變10%左右,相當(dāng)于作用800mg加速度的輸出信號,測試這個引腳就可以用于判斷芯片是否正常工作;引腳T2需外接RSET電阻,在0.5ms~10ms范圍內(nèi)設(shè)置工作循環(huán)周期T2;引腳COM作為公共接地端;引腳XOUT、YOUT用于輸出數(shù)字信號;引腳XFILT、YFILT外加濾波電容,用以設(shè)置檢測信號的帶寬范圍,VDD引腳作為芯片供電電源輸入端。

1.3 加速度值的確定

加速度傳感器可以分別利用XOUT、YOUT引腳和XFILT、YFILT引腳進行數(shù)字信號或模擬信號輸出。

在采用數(shù)字信號進行測量時,只要利用微處理器的計數(shù)器/定時器端口分別采集信號的工作周期脈寬T1和工作周期的時間長度T2,利用公式(1)就可以得出被測加速度的值。計算公式為:

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信號示意圖如圖3所示。

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在采用模擬信號進行測量時,可以直接采用從XFILT、YFILT引腳輸出的模擬信號,也可以將XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號進行RC濾波,重新恢復(fù)成模擬信號。第一種方法輸出的信號帶寬比較寬,但需外加電壓跟隨器才能帶負載;第二種方法可以對輸出的模擬信號進行放大,但頻率響應(yīng)特性較低。采用何種輸出方式應(yīng)根據(jù)具體的使用條件來確定。

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傳感器 汽車防盜 加速度 振動 傾斜

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