基于MEMS加速度传感器的双轴倾角计及其应用

文章摘要： 测量电路方框图如图2所示, ADXL202输出的电压首先经低通滤波器虑波,再经电压跟随器进行阻抗匹配。当X, Y轴均处于水平位置时,两路输出电压经分压器分压后为1. 2V,当X, Y轴分别从- 90°转到+ 90°时,经过放大后的电压从0V变到+ 2. 4V,以适应单片机C8051F002的A /D转换器的需要,然后,用单片机进行线性化处理和温度补偿,分别以模拟量从D /A转换器DAC0,DAC1输出,并以θA 表示俯仰角的模拟量输出,γB 表示滚转角的模拟量输出;同时,俯仰角和滚转角转换为数字量从串行口RS232以数字量度输出,分别为θD 和γD。 实验结果 在倾角计线性化和温度补偿后

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  　　测量电路方框图如图2所示, ADXL202输出的电压首先经低通滤波器虑波,再经电压跟随器进行阻抗匹配。当X, Y轴均处于水平位置时,两路输出电压经分压器分压后为1. 2V,当X, Y轴分别从- 90°转到+ 90°时,经过放大后的电压从0V变到+ 2. 4V,以适应单片机C8051F002的A /D转换器的需要,然后,用单片机进行线性化处理和温度补偿,分别以模拟量从D /A转换器DAC0,DAC1输出,并以θ_A 表示俯仰角的模拟量输出,γ_B 表示滚转角的模拟量输出;同时,俯仰角和滚转角转换为数字量从串行口RS232以数字量度输出,分别为θ_D 和γ_D。    　　　　　　　　　　　　　　　　　 实验结果   　　在倾角计线性化和温度补偿后,进行了量程范围内的测量,所用设备为三坐标测量仪工作台作为水平基准,200mm正弦规及千分块规作为角度发生器产生基准角度,通过串口连接倾角计于计算机显示倾角计所测角度。由于三坐标测量仪工作台的水平度及正弦规和千分块规所产生角度精度足够高,认为所产生的角度误差极小,可作为角度的期望值。测量结果如表2所示。     　　从表2可以算出:倾角最大误差为- 0. 26°～0. 25°,而平均角度误差为±0. 135°, 分别为满量程的0. 57 %和0. 30 %。 　 结　论   　　本文利用MEMS双轴加速度传感器设计的双轴倾角计,体积小、重量轻(约10 g) ,线性化及温度补偿后的测量结果表明: 在测量范围±45°内, 最大误差为满量程的0. 57 % ,平均误差为满量程的0. 30 %。   　　该倾角计很好地满足了MAV姿态控制时滚转角、俯仰角测量要求。同时,该倾角计也可以用于要求体积小、重量轻的其他测量设备上。

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