傾角傳感器的定義
? ? ? ? 用于測量載體相對于某個參考平面傾斜角度的傳感器.
基本原理
? ? ? ? 理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分計算出線速度，進而可以計算出直線位移。所以它其實是運用慣性原理的一種加速度傳感器。
? ? ? ? 當傾角傳感器靜止時也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。
? ? ? ? 隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，慣性傳感器件在過去的幾年中成為較為成功,應(yīng)用較廣泛的微機電系統(tǒng)器件之一，而微加速度計（microaccelerometer）就是慣性傳感器件的杰出代表。作為成熟的慣性傳感器應(yīng)用，現(xiàn)在的MEMS加速度計有非常高的集成度，即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個芯片上。
? ? ? ? 傾角傳感器把MCU，MEMS加速度計，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面?？梢灾苯虞敵鼋嵌鹊葍A斜數(shù)據(jù)，讓人們更方便的使用它。
? ? ? ? 其特點是：硅微機械傳感器測量(MEMS)以水平面為參面的雙軸傾角變化。輸出角度以水準面為參考，基準面可被再次校準。數(shù)據(jù)方式輸出，接口形式包括RS232、RS485和可定制等多種方式?？雇饨珉姶鸥蓴_能力強。
? ? ? ? 承受沖擊振動10000G。
MEMS工藝的傾角傳感器
? ? ? ?和所有加速度計一樣，傳感器單元是差動電容器，其輸出與加速度成比例。加速度計的性能依賴于傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。差動電容是由懸臂梁構(gòu)成，而懸臂梁是由很多相間分布的指狀電容電極副構(gòu)成，一副指狀電容電極可簡化為圖1所示的結(jié)構(gòu):
? ? ? ?每個指狀電極的電容正比例于固定電極和移動電極之間的重疊面積以及移動電極的位移。顯然，這些都是很小的電容器，并且，為了降低噪聲和提高分辨力，實際上需要盡可能大的差動電容。
? ? ? ?懸臂梁的運動是由支撐它的多晶硅彈簧控制。這些彈簧和懸臂梁的質(zhì)量遵守牛頓第二定律：質(zhì)量為m的物體，因受力F而產(chǎn)生加速度a，則F=ma。而彈簧的形變與所受力的大小成比例，即F= kx，所以? X=(m/k)a?式中 x為位移，單位：m；m為質(zhì)量，單位：kg；a為加速度，單位：m／s ；k為彈簧剛度系數(shù)，單位：N／m。
? ? ? ?因此，僅有支撐彈簧的剛度和懸臂梁的質(zhì)量2個參數(shù)是可控的。減小彈簧系數(shù)似乎是提高懸臂梁靈敏度的一種容易方法，但懸臂梁的共振頻率正比例于彈簧系數(shù)，所以，減小彈簧系數(shù)導致懸臂梁共振頻率降低，而加速度計必須工作在共振頻率之下。此外，增大彈簧系數(shù)使懸臂粱更堅固。所以，如果保持盡可能高的彈簧系數(shù)，只有懸臂梁的質(zhì)量參數(shù)是可變化的。通常，增大質(zhì)量意味著增大傳感器的面積，從而使懸臂梁增大。在ADXL202中，設(shè)計出一個新穎的懸臂梁結(jié)構(gòu)。構(gòu)成X軸和y軸可變電容的指狀電極沿著一個正方形四周的懸臂梁集成，從而使整個傳感器的面積減小，而且，共用的大質(zhì)量的懸臂梁提高分辨力。位于懸臂梁四角的彈簧懸掛系統(tǒng)用以使X軸和y軸的靈敏度耦合減小到較小。
? ? ? ?每個指狀電極的電容正比例于固定電極和移動電極之間的重疊面積以及移動電極的位移。顯然，這些都是很小的電容器，并且，為了降低噪聲和提高分辨力，實際上需要盡可能大的差動電容。
? ? ? ?懸臂梁的運動是由支撐它的多晶硅彈簧控制。這些彈簧和懸臂梁的質(zhì)量遵守牛頓第二定律：質(zhì)量為m的物體，因受力F而產(chǎn)生加速度a，則F=ma。而彈簧的形變與所受力的大小成比例，即F= kx，所以?X=(m/k)a? 式中 x為位移，單位：m；m為質(zhì)量，單位：kg；a為加速度，單位：m／s ；k為彈簧剛度系數(shù)，單位：N／m。
? ? ? ?因此，僅有支撐彈簧的剛度和懸臂梁的質(zhì)量2個參數(shù)是可控的。減小彈簧系數(shù)似乎是提高懸臂梁靈敏度的一種容易方法，但懸臂梁的共振頻率正比例于彈簧系數(shù)，所以，減小彈簧系數(shù)導致懸臂梁共振頻率降低，而加速度計必須工作在共振頻率之下。此外，增大彈簧系數(shù)使懸臂粱更堅固。所以，如果保持盡可能高的彈簧系數(shù)，只有懸臂梁的質(zhì)量參數(shù)是可變化的。通常，增大質(zhì)量意味著增大傳感器的面積，從而使懸臂梁增大。在ADXL202中，設(shè)計出一個新穎的懸臂梁結(jié)構(gòu)。構(gòu)成X軸和y軸可變電容的指狀電極沿著一個正方形四周的懸臂梁集成，從而使整個傳感器的面積減小，而且，共用的大質(zhì)量的懸臂梁提高分辨力。位于懸臂梁四角的彈簧懸掛系統(tǒng)用以使X軸和y軸的靈敏度耦合減小到較小。
典型應(yīng)用場合
? ? ? ?角度測量，水平調(diào)整，零位調(diào)整傾角開關(guān)（十二路開關(guān)信號），
? ? ? ?安全控制，監(jiān)控，報警機械臂，大壩，建筑，橋梁角度測量
? ? ? ?對準控制，彎曲控制。初始位置控制，傾角姿態(tài)記錄儀汽車四輪定位
傾角傳感器應(yīng)用特點
? ? ? ?可以調(diào)節(jié)輸出頻率，內(nèi)置零位調(diào)整，可以根據(jù)要求定制零位調(diào)整按鈕，從而實現(xiàn)在一定的角度置零的功能。這對于要測量相對傾角的場合非常有用。使用完畢后可以重新回歸零位。傾角傳感器在這種場合使用，只要將傳感器固定在一定的平面，測量前使用零位按鈕實現(xiàn)清零功能，傳感器在此之后讀出來的數(shù)據(jù)就是相對于該平面的相對傾角。
濾波功能：
? ? ? ?當要求輸出比較穩(wěn)定時，建議使用比較平緩的輸出，以使輸出的值趨向平和，而變化不至于太劇烈。如果要求非常及時的輸出，比如在測量有較高頻率的振動的場合，可以使用高頻輸出，不過，輸出會因為響應(yīng)時間非常短而不穩(wěn)定。同時，可以使用內(nèi)部濾波功能，以實現(xiàn)在振動場合測量傾角的目標。
全量程傾角測量：
? ? ? ?通過雙軸的配合，可以實現(xiàn)360度傾角的測量。目前產(chǎn)品已經(jīng)非常穩(wěn)定。在一些需要進行全量程傾角測量的場合，選擇360度產(chǎn)品是比較理想的。
