提升沉浸式交互體驗和行車安全的傳感器——加速度傳感器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）加速度傳感器是一種測量設(shè)備主體加速度的傳感器，主要是通過測量傳感器內(nèi)部的慣性力，經(jīng)計算得出加速度數(shù)據(jù)的。加速度傳感器目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

加速度傳感器應(yīng)用

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，元宇宙概念的提出，刺激了VR/VR設(shè)備的增長，為增強(qiáng)虛擬與現(xiàn)實的沉浸式體驗，傳感器是不能少的。VR/VR設(shè)備中的加速度傳感器，能夠精準(zhǔn)的監(jiān)測用戶的加速度大小和運(yùn)動的方向，及時地做出影像調(diào)整，能有效降低眩暈感的同時還提高用戶的交互體驗。加速度傳感器在手機(jī)、游戲機(jī)等終端產(chǎn)品均有使用。

在汽車電子領(lǐng)域，加速度傳感器的使用在一定程度上保證了行車安全性和穩(wěn)定性。一般用于汽車的安全氣囊、電控懸掛系統(tǒng)中。加速度傳感器能夠?qū)囕v行駛的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，加速度傳感器會將碰撞強(qiáng)度通過電信號與主控器通信，作出是都啟用安全氣囊的判定。加速度傳感器還能感知行車時的橫向加速度變化，ABS系統(tǒng)在接收到電信號后會自動開啟，避免駕駛員緊急剎車，造成車輛側(cè)翻，部分車輛還能在檢測到車輛行駛偏航后自動調(diào)整行車方向。

隨著用戶對產(chǎn)品使用體驗需求和購買力度的提升，傳感器市場一片繁榮，加速度傳感器達(dá)發(fā)展前景備受芯片廠商的看好，不斷有新玩家涌入。目前，NXP、ADI、ST、Murata、National等企業(yè)的加速度傳感器市場占比，以及應(yīng)用領(lǐng)域的覆蓋均有不錯的成績。

NXP雙軸加速度傳感器

NXP的加速度傳感器產(chǎn)品實現(xiàn)了X軸、Y軸、Z軸三個方向的全覆蓋，可精確檢測三維空間中物體運(yùn)動的方向、軌跡，以及跌落檢測、振動檢測、碰撞檢測等。同時，還實現(xiàn)了汽車電子、消費(fèi)類電子、醫(yī)療等領(lǐng)域的多場景應(yīng)用。并且，在基于加速度傳感器之上，推出了在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的安全氣囊系統(tǒng)、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)、電子泊車制動系統(tǒng)、傾斜角測量解決方案。

NXP的FXLS90系列涵蓋了單軸、雙軸加速度傳感器，可完成兩種軸向的加速度檢測。此系列傳感器主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)的解決方案中。FXLS90系列采用的是NXP獨(dú)有的UMEMS傳感技術(shù)，對傳感器性能有著不小的提升。在芯片集成方面，集成了可編程的DSP和32位的SPI。DSP可配置高達(dá)4階低通濾波器，具有12.5 Hz至1500 Hz的滾降特性，也可選擇單級高通濾波器，實現(xiàn)快速啟動的限制輸出速率。該傳感器符合AEC-Q100車規(guī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，耐溫范圍在－40℃至125℃之間，采用了符合電磁兼容的要求的16 Pin的QFN封裝。

ADI 三軸加速度傳感器

ADI的加速度傳感器無論是在功率、噪音、工作溫度方面都處于領(lǐng)先地位，能夠以極低的噪音完成高分辨率的振動檢測，產(chǎn)品包括了模擬、數(shù)字兩種加速度傳感器，并且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

ADXL317是一款符合AEC-Q100車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于汽車智適應(yīng)懸架控制系統(tǒng)解決方案的加速度傳感器。ADXL317采用的是三軸檢測的方式，最高分辨率為±16 g，其中X軸、Y軸的低噪音值為55μg/Hz，Z軸低噪音值為120μg/Hz。這款加速度傳感器具有低延遲（4 kHz帶寬時為90μs）、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，通過快速系統(tǒng)響應(yīng)為帶寬噪聲抑制留出充足時間。同時，具有I2C通信總線接口和48 kHz I2S/TDM 數(shù)字輸出，其中，通過I2C接口可以與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，完成程序的寫入。ADXL317的工作范圍溫度為?40℃至+125℃，采用了LFCSP小型封裝。

Murata加速度傳感器

Murata的低G值加速度傳感器在業(yè)界內(nèi)處于領(lǐng)導(dǎo)者的地位，Murata的加速度傳感器產(chǎn)品都是基于Murata自己獨(dú)有的3D MEMS技術(shù)之上進(jìn)行研發(fā)的，獨(dú)具產(chǎn)品特色。

SCL3300是一款基于Murata3D MEMS技術(shù)，測量精度為±3.6g的三軸加速傳感器，支持帶角度輸出和SPI數(shù)字接口，SPI數(shù)字接口可將傳感器傳出的電信號靈活地向主控裝置完成通信，SCL3300具有零偏穩(wěn)定性、極低的噪聲、良好的抗振動等特性，即使在惡劣的應(yīng)用場景和振動的狀態(tài)下，依然能夠高性能運(yùn)轉(zhuǎn)和高精度輸出。SCA3300的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為3.3V，在標(biāo)準(zhǔn)電壓下功耗電流為1mA，工作范圍溫度為?40℃至 +125℃。

在應(yīng)用方面，SCA3300可改善偏移溫度漂移特性，并且受溫度范圍的影響較小，這款加速度傳感器具有較高的可靠性和先進(jìn)的自我檢測功能，通過了AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，可應(yīng)用于汽車上。同時，還可以應(yīng)用于對建筑物、橋梁的變形和裂縫進(jìn)行檢測，做到對建筑物狀態(tài)實時檢測。


總結(jié)

加速度傳感器在消費(fèi)電子應(yīng)用中的作用，主要是娛樂性質(zhì)的，為的是提升用戶的交互體驗。在汽車領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用中的作用主要是提升安全性，保證人或物的安全性，避免意外事故的發(fā)生。