ST 加速度传感器应用案例

只看该作者 · 2024-7-14 14:11

ST 加速度传感器应用案例
ST的加速度传感器LIS2DH12芯片，是一款3轴加速度检测芯片，也就是常说的G sensor。加速度检测范围为±2g/±4g/±8g/±16g可选配。芯片的三轴分布如图一。

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在实际应用中，该芯片可用于“冲击”检测，例如车辆的异常移动等。外部MCU可通过LIS2DH12芯片的IIC/SPI接口，读取其内部寄存器的G 值。推荐的电路图如图二。

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但由于车辆的放置地点差异很大，如户外/马路边等。由于外在偶然因素，如下大雨/重型车辆经过等，在MCU对G sensor检测时，如果加速度的阈值太低，容易产生“误报”；阈值太高，又可能形成“漏报”。如何避免各种错误，是本文研讨的目的。

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对各种场景下，如下雨/关门/车辆经过等条件时的LIS2DH12检测的G值进行读取，并用MATLAB画出各种场景的曲线，以便分析g值阈值的取值范围，以方便设计人员在设定G值时，更加合理。

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由于车辆及车辆的状况不同，相同的外部条件下，芯片检测到的G值可能会有差异，但变化的趋势应该是一致的。这也是不能靠简单读取某个G值，而是绘制G值变化曲线的原因所在。

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试验方案：
将带有LIS2DH12芯片的产品，安装在试验车辆内部前挡风玻璃上方。通电正常工作后，进行g值校准，通过MCU读取LIS2DH12 寄存器 OUT_X_L(28h)/ OUT_X_H(29h), OUT_Y_L(2Ah)/ OUT_Y_H(2Bh), OUT_Z_L(2Ch)/ OUT_Z_H(2Dh)的值，通过打印log file ,得出X/Y/Z三个方向的加速度值。

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1．用力关主车门的条件。
截取部分log file 数据如图三。X/Y/Z的值，是将LIS2DH12内部的16进制数据，转为10进制的结果。这个数代表的G值，须根据芯片的设置进行确定即可。本文不作详细推算。

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用MATLAB绘制g值的变化曲线如图四。

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从变化曲线可以得出以下结论：
1）G sensor芯片，每隔10ms左右发送一次g值检测数据；
2）X（红色）/Y（黑色）/Z（蓝色）各方向的g值的最大值不相同，而且达到最大值的时间不同；

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3）从波形看，各方向的g值，有一个震荡的过程。表现为g值有正负；
4）g值在达到最大值后，都有一个逐渐下降的趋势。即，车辆的震动状况，会经历一段时间的余震后，才会逐渐恢复平静；

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2．重敲玻璃窗条件。
截取部分数据如图五。

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用MATLAB绘制g值的变化曲线如图六。

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从变化曲线可以得出以下结论：
1）敲击前窗，主要表现为Z方向（垂直方向）存在加速度，X/Y方向较小。这与G sensor芯片安装在前挡风玻璃的位置有关；
2）敲击可能是连续发生的，所以在连续的时间段（200ms）时间内，一直检测到加速度。

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总结：
本文列举了两个案例，显示安装在车辆上的加速度传感器的g值的测量数据，及g值分布曲线。
分析这两个例子的实际数据曲线，看到x/y/z方向的g值呈震荡的形式。在冲击消失后，g值逐渐减小。