Mesure de l'angle d'inclinaison d'un objet avec un capteur d'accélération

1 Description


Mesurer l'angle d'inclinaison d'un objet estCapteur accélérateurUne application courante. Bien que le principe de base soit simple, de nombreuses difficultés peuvent encore être rencontrées dans des implémentations spécifiques, telles que des problèmes de précision des angles d'inclinaison, des calculs mathématiques trop complexes, etc. Le problème de précision sera discuté en détail dans cet article et une méthode de calcul simplifiée sera donnée.


2 Principes fondamentaux


Comme le capteur d'accélération est soumis à la gravité lorsqu'il est placé au repos, il y aura une accélération gravitationnelle de 1 G. Avec cette propriété, en mesurant les composantes de l'accélération gravitationnelle sur les axes X et y du capteur d'accélération, il est possible de calculer son angle d'inclinaison sur un plan vertical.

De cette façon, un capteur d'accélération à 2 axes selon le principe ci - dessus peut mesurer l'angle d'inclinaison dans le plan X - y.


Il est à noter que le capteur d'accélération à 2 axes ne peut mesurer que les composantes de la gravité sur les axes X et y, et donc seulement l'angle d'inclinaison sur le plan X - y. Cependant, comme il est difficile de garantir l'inclinaison * dans le plan X - y lorsque l'objet est incliné dans l'espace, il y aurait des limites à l'utilisation d'un capteur d'accélération à 2 axes uniquement pour les mesures, nous envisageons donc d'utiliser un capteur d'accélération à 3 axes. Comme le montre l'image ci - dessous, le capteur d'accélération à 3 axes peut mesurer les composantes gravitationnelles des axes X, y et Z, et la formule de calcul de l'angle d'inclinaison de l'espace peut être généralisée comme suit:- Oui.

Cette formule est le principe de base utilisé dans cet article pour mesurer l'angle d'inclinaison d'un objet. Il faut préciser que c'est la nature de l'objet soumis à la gravité au repos qui est exploitée ici, et que cette formule ne serait plus exacte si l'objet avait en même temps une accélération de mouvement. Il faut donc ajouter une restriction à la formule, à savoir



3 implémentations matérielles


Actuellement, les capteurs d'accélération utilisés dans les produits grand public sont divisés en sorties numériques (par exemple adxl345) et analogiques (par exemple adxl335). Le capteur d'accélération de la sortie numérique peut être connecté directement au MCU via un bus I2C ou SPI; Le capteur d'accélération en sortie analogique doit alors être échantillonné à l'aide d'un ADC. Maintenant, il existe essentiellement des canaux ADC intégrés dans les MCU couramment utilisés, de sorte que les capteurs d'accélération, qu'ils soient numériques ou analogiques, peuvent être connectés très facilement au MCU, ce qui permet de réaliser des fonctions de mesure.