摘 要：adxl50加速度傳感器是集成在單片集成電路上的完整的加速度測量系統(tǒng)，非常適用于惡劣的工業(yè)及汽車環(huán)境。本文將介紹該傳感器的特性和使用方法，分析研究影響其測量精度的主要因素。

    關(guān)鍵詞：加速度傳感器；adxl50；測量精度；單片集成電路

    單片集成加速度傳感器adxl50是美國ad公司的產(chǎn)品，其主要的特點是體積小、方向性好、精度高、時漂與溫漂��；在+5 v單電源下工作，使用方便，所需外圍元器件少；可靠性很高，在通電時可以承受500 g的加速度沖擊，不加電時可以承受2 000 g的加速度沖擊而不致?lián)p壞。 因此他特別適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境與汽車測試系統(tǒng)中工作。

    1adxl50的主要技術(shù)指標

    測量靈敏度為：19 mv/g；

    滿刻度測量范圍為：±50 g；

    頻率響應(yīng)范圍為：dc1 khz；

    在開關(guān)信號控制下可進行自檢；

    內(nèi)置緩沖放大器，可用于輸出靈敏度及零加速度輸出電平調(diào)節(jié)。

    2adxl50工作原理

    adxl50是一個完整的加速度測量系統(tǒng)，他將一個傳感器部件和完成加速度測量有關(guān)的電路，包括振蕩器、解調(diào)器、前置放大器、緩沖放大器、參考電源及溫度補償電路等，全部集成在一片硅晶片上。芯片封裝在如圖1（b）所示的10腳to100管殼內(nèi)。這10腳的定義如下：

    ①為5 v電源；

    ②，③為外接解調(diào)器電容；

    ④為振蕩器去藕電容；

    ⑤為公共端；

    ⑥為3.4 v參考電源輸出；

    ⑦為自檢數(shù)字信號輸入；

    ⑧為前置放大器輸出；

    ⑨為緩沖放大器輸出；

    ⑩為緩沖放大器反相輸入。

    圖1（a）為加速度傳感器的原理框圖。 圖中的傳感器部件是整個器件的關(guān)鍵部件，其原理如圖2所示。圖2中只繪出了傳感器部件的一個電容單元，他由1片中心片和相互獨立的2片固定片組成，2片固定片等距排列在中心片的兩側(cè)。 實際的傳感器部件包括一組共42片中心片，這些中心片固定在一個中心臂上，中心臂可帶著42片中心片沿圖中水平方向移動。

    每片中心片和其兩側(cè)的2片固定片構(gòu)成一對電容cs1和cs2，cs1和cs2在電路上相互串聯(lián)，構(gòu)成一個電容分壓器，分壓器的中點即為可移動的中心片。加速度傳感器中的振蕩器（見圖1(a)）在通電時產(chǎn)生一對幅度相等，相位相反的1 mhz方波信號。這一對方波信號加在中心片側(cè)不同的固定片上。無加速度時，中心片處于兩固定片的中央，此時cs1=cs2，因此在電容分壓器的中點即中心片上的電壓為0。當傳感器作加速運動時，由于慣性，中心臂帶著中心片相對于固定片向著與加速度相反的方向運動，此時cs1與cs2不相等(見圖2)，這就在中心片上產(chǎn)生一個電壓信號, 此信號經(jīng)解調(diào)器處理，再經(jīng)前置放大器放大，在前置放大器的輸出端就得到一個與加速度成正比的電壓信號vpr并接到adxl50的第8腳上。

    3adxl50的基本測量電路

    用adxl50構(gòu)成的基本測量電路如圖1（a）所示。其中使用了3個外接電容和3個外接電阻。

    c1為解調(diào)器電容，用以決定測量系統(tǒng)的帶寬，c2為振蕩器去藕電容，c3為電源去藕電容。c1，c2的容量一般選用0022 μf，c3一般為0.1 μf即可。

    adxl50在出廠前，廠家已將其前置放大器后的測量靈敏度調(diào)為 19 mv/g, 其0 g時的輸出電壓vpr為 1.8 v。因此，若加速度為±50　g，則vpr=1.8±0.95　v, 若加速度為±20　g ，則vpr=1.8±0.38　v。由于在vpr上的信號不標準化，不適于直接讀取進行顯示或進行數(shù)字化處理。另外，adxl50前置放大器的注入電流最大只能有25 μa，驅(qū)動能力很小，因此，vpr上的信號要作進一步處理，才能滿足需要。一般外接幾個電阻，與緩沖放大器構(gòu)成一個放大環(huán)節(jié)，以調(diào)整傳感器的vpr的0 g電位，并提高輸出信號的靈敏度。 經(jīng)緩沖放大后的加速度信號，其變化范圍最好處于0.5～4.5　v之間，使之距電源的高低兩端都有一定的余量。若加速度正、負兩方向的變化幅度相近，就可將0　g電位調(diào)在2.5 v左