ADXL345芯片使用心得

ADXL345使用心得一、芯片的偏移校準加速度計為機械結構，包含可以自由移動的元件。這些運動部件對機械應力非常靈敏，程度遠遠超過固態(tài)電子產品。0g偏置或偏移為重要加速度計指標，因為它定義了用于測量加速度的基線。組裝載有加速度計的系統(tǒng)時，可施加附加應力。這些應力可能來自，但不限于，元件焊接、安裝時的電路板應力和元件上的任何混合物的應用。如果有必要校準，建議系統(tǒng)組裝完成后進行校準，以補償這些影響。根據(jù)經驗，傳感器的校零方法：但是這款芯片不能用這個方法，ADXL345輸出的是X、Y、Z三個軸向的原始數(shù)據(jù)，要得出角度值必須要經過實際換算，其公式為：.............................x軸向角度.............................y軸向角度由此可見該函數(shù)的曲線是反正切的曲線，若是單純的記錄一個零點值，在最后的結果中減去零點角度值，可以肯定不準，我也做過相應的測試事實證明也是這樣。真正的校準方法是利用傳感器自帶的偏移校準寄存器來進行修正，具體步驟如下：a、獲取當前的X、Y、Z三軸的原始偏移量（注意：當前校準狀態(tài)一定要為水平--整機平放在水平狀態(tài)；樣本數(shù)要多取一些求平均，建議100Hz或更高數(shù)據(jù)率的起點為0.1sec。這相當于100Hz的數(shù)據(jù)速率10個樣本。對于低于100Hz的數(shù)據(jù)速率，建議平均至少有10個樣本）得到的數(shù)據(jù)分別為、、b、計算出Z軸在0g狀態(tài)下的原始偏移量c、計算出寫入寄存器的數(shù)據(jù)：芯片的偏移寄存器地址為x、y、z軸分別對應0x1E，0x1F，0x20，都為單字節(jié)而且?guī)Х?。因此，需要將、、這3個數(shù)計算成單字節(jié)帶符號的整數(shù)。具體公式如下：其中Round（）函數(shù)為四舍五入函數(shù)：#defineround(x)((x)>=0?(long)((x)+0.5):(long)((x)-0.5))d、將OFSX、OFSY、OFSZ三組數(shù)據(jù)寫入對應的偏移寄存器，完成偏移校準。注意：正如ADXL345的所有寄存器，當器件電源移除后，偏移寄存器不保留寫入值。重新啟動ADXL345，返回偏移寄存器，進入默認值0x00，因此在上電后必須寫入偏移值！這種校準方法會給測量結果帶來一定的影響：這種校準原理是寫入寄存器中的值在實際測量過程中會在測得值中加上（或減去）。這種方法會導致最后輸出的原始數(shù)據(jù)（、、）發(fā)生變化，在未向偏移量寄存器寫入值時，測得的、、值如下：0°~90°0~-256252~090°~180°-256~00~-262180°~270°0~256-262~0270°~360°256~00~252經過測試，對Z軸偏移量的值修正對測量結果起主要作用，X軸的值也有一定的影響，但是當向X軸偏移寄存器寫入的值過大時會導致在0~90度范圍內無法完成0~Xmax（256）的變化，從而導致整個量程內的角度值不再是周期性變化的，無法完成0°~360°的全程測量，而且實際測得的角度值也不準，因此在實際使用中必須在0°左右調零，而不能把任意角度設為0°！需要任意角度設零可以用在偏移校零準確后在配合減去初始值的方法來實現(xiàn)。二、溫度對芯片的影響ADXL345的溫度特性并不是很好，根據(jù)官方手冊給出的數(shù)據(jù)：X、Y軸的0g偏移與溫度的關系為：±0.4mg/℃Z軸的0g偏移與溫度的關系為：±1.2mg/℃而我們測量傾角是選用的全分辨率，±2g范圍，其靈敏度典型值為256LSB/g，當溫度變化較大時偏移量就會發(fā)生較大的變化，下表是各個溫度下4片ADXL345的零點偏移量（已經換算成單字節(jié)帶符號整數(shù)）：1號0度10度20度30度40度Fx0101010101Fz090B0C0D0E2號0度10度20度30度40度Fx0303030303Fz09090A0D0F3號0度10度20度30度40度Fx0302020202Fz0404060A0C4號0度10度20度30度40度Fx0000010000Fz040606090D表1各溫度值下的零點偏移量有上表可知，在應用范圍內（0℃~40℃）X軸的溫漂可以忽略，Z軸的溫漂就比較嚴重，針對以上情形，Z軸數(shù)據(jù)需要對溫度進行補償，而且每一片芯片的溫度系數(shù)都不一樣，因此在溫度補償時需要采用特殊的方法。我采用的是高低溫補償，通過對高溫、低溫都經行一次校準，測出偏移量與溫度之間的線性關系，然后進行補償：由于該數(shù)字芯片的特殊性（補償?shù)闹敌枰獙懭肫萍拇嫫?，必須為整?shù)），且變化范圍較小，導致補償值每相差1對測的結果影響比較大，所以補償方法又與公司的其他產品略有差異：補償時以溫度段（單位溫度）為單位，每個溫度段長度并不一樣由各個傳感器的實際特性所決定，其值Zt的計算方法如下，高溫（>35℃）、低溫（<5℃）兩個溫度下各校零一次，計算出Zt：在程序中，根據(jù)實際溫度T的變化進行補償，補償值為低溫偏移量加上溫度段的值：實際上，傳感器在常溫下也有一次校零，便于實際使用，該校零值也可以加以利用，當溫度值處于常溫值附近Zt以內時，可以寫入常溫校零偏移量，整個溫度補償流程圖如下：三、供電電壓對測量結果的影響：ADXL345重力芯片的額定供電電壓為2.0V~3.6V,下表是對各個供電電壓下不作任何偏移校準時測得的角度值：表一不作任何校零補償2.0V2.5V3.0V3.6V0°-1.7-3.2-4.1-3.215°13.912.110.413.030°29.527.426.329.545°46.143.743.447.360°62.359.758.663.975°77.675.574.778.090°-86.6-89.0-89.4-88.6工作狀況波動穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定由上表可知，不同的工作電壓對測量結果有比較大的影響；下面針對各個電壓下進行一次偏移校準，測量其線性度：表二在個各電壓模式下進行校零補償2.0V2.5V3.0V3.6V0°0.00.00.00.015°14.514.515.214.430°28.929.429.330.045°44.244.445.145.060°58.659.659.960.475°73.474.174.474.890°89.289.589.489.4工作狀況波動穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定