10、电子传感器：加速度计、振动传感器与力传感器的全面解析

电子传感器：加速度计、振动传感器与力传感器的全面解析

1. 加速度计芯片

1.1 芯片结构与功能

加速度计芯片内部结构复杂，其中锯齿形状如同蚀刻在芯片上的“弹簧”，有圆点图案的大面积区域是能对各种运动形式做出响应的质量块，而平行板则是电容式传感器。当芯片将陀螺仪和加速度计这两种传感器结合时，会产生六个输出信号，这就需要更复杂的代码来处理这些信号。

1.2 芯片的配置与通信

如今，大多数加速度计芯片都配备了片上模数转换器（ADC）和数字寄存器，可通过 I2C 通信协议与微控制器进行通信。部分芯片还具备片上处理功能，能对混合数据进行解读，但微控制器仍需相应代码来理解这些数据。

1.3 示例芯片：LSM9DS0

Adafruit 的 LSM9DS0 开发板采用了意法半导体（STMicroelectronics）的同名芯片，旨在让实验者能够更方便地使用这款极其复杂的芯片。该芯片除了包含三轴陀螺仪和三轴加速度计外，还集成了三轴磁力计。其数据手册长达 70 多页，截至撰写本文时，Adafruit 仍在优化适用于 Arduino 的代码，以便充分发挥该芯片的各项功能。尽管 LSM9DS0 芯片十分复杂，但在撰写本文时，其开发板的售价与四年前的 DE - ACCM6G 两轴模拟输出磁力计大致相同。未来，惯性测量单元（IMU）的价格有望进一步下降，多功能芯片可能会成为主流，用户只需忽略那些不需要的功能即可。

1.4 加速度计的参数

• 电流消耗 ：芯片的电流消耗会因活动状态而异，在多传感器芯片中，不同类型的传感器电流消耗也有所不同。现代