加速度傳感器在汽車防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用研究--速度傳感器與控制技術(shù)

發(fā)布時間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):452

　　摘要：在分析竊賊盜竊汽車常用手法的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了汽車防盜監(jiān)測所需的傳感器件。探討了在汽車防盜系統(tǒng)中，將美國ad公司生產(chǎn)的加速度傳感器adxl202同時作為振動傳感器和傾角傳感器的兩種不同的敏感器件設(shè)計方案，并對采用該傳感器的信息處理方法進行了探討。

關(guān)鍵詞：汽車防盜加速度傳感器振動傾斜

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。

1．2 adxl202引腳功能簡介

adxl202的封裝形式為lcc-8。

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：

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。

2 采用adxl202的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計方案

由于竊賊盜竊汽車時會引起車俸的振動或傾斜現(xiàn)象，而adxl202能夠測量0～5khz、±2g范圍內(nèi)動態(tài)或靜態(tài)加速度。動態(tài)加速度的測量可以用于振動檢測；而利用靜態(tài)的重力加速度作為輸入矢量，就可以確定物體的空間方向。

2．1整體方案設(shè)計

adxl202采用3v直流電源供電，為降低電源對傳感器的干擾，在引腳vdd和公共接地端com之間需連接o．1μf的去耦電容。由于芯片與微處理器共用一個供電電源，在電源與vdd間需增加一個100ω的電阻，以減小數(shù)字信號對傳感器輸出信號的干擾。