Микросхемы акселерометров в настоящее время повсеместно используются во многих устройствах - 3D устройствах управления, мобильных телефонах, КПК, системах стабилизации и т.д. В планах на будущее у нас задуманы несколько проектов, в которых применение акселерометра является необходимым. С целью предварительно ознакомится на практике с работой данного устройства и был сделан данный модуль.
Для начала немного теории.
Акселерометр (от лат. accelero - ускоряю и μετρω - измеряю) - прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение есть ускорение, вызванное равнодействующей сил негравитационной природы, действующая на массу и равное этой силе отнесённой к величине этой массы. Акселерометр может применяться как для измерения проекций абсолютного линейного ускорения, так и для косвенных измерений проекции гравитационного ускорения. Последнее свойство используется для создания инклинометров. Акселерометры входят в состав инерциальных навигационных систем, где полученные с их помощью измерения интегрируют, получая инерциальную скорость и координаты носителя. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Акселерометр)
Современные акселерометры представляют собой микромеханические устройства и выпускаются в виде микросхем различных типов корпусов. Микросхемы акселерометров существуют на разное количество осей измерений (от 1 до 3), а так же двух типов вывода данных измерения - цифровые (SPI, I2C) и аналоговые. Обработка сигналов с аналоговых выходов акселерометра осуществляется с помощью АЦП. Для нашего модуля был выбран акселерометр фирмы Freescale Semiconductor - MMA7260Q. Данная микросхема имеет три оси измерения и аналоговый выход. Несомненным достоинством MMA7260Q является возможность выбора чувствительности (1.5g/2g/4g/6g).
Схема модуля проста - микросхема акселерометра MMA7260Q, маломощный LDO стабилизатор на 3,3 вольта и немного деталей обвязки (фильтрация питания и выходов акселерометра). Стабилизатор может быть заменен на другое напряжение питания (2.2В до 3.6В), что при оцифровке АЦП необходимо учитывать в своем проекте. В нашем модуле применен стабилизатор LP3985IM5-3.3. При изменении печатной платы можно поставить любой другой на нужное напряжение.
Выходы модуля:
- X OUT - выход аналогового сигнала оси X
- Y OUT - выход аналогового сигнала оси Y
- Z OUT - выход аналогового сигнала оси Z
- GS1 - пин1 управления чувствительностью акселерометра
- GS2 - пин2 управления чувствительностью акселерометра
- SLP - спящий режим (при подаче логического 0)
- +5V - подача питания модуля
- GND - общий (масса)
Таблица сигналов для выбора чувствительности акселерометра, подаваемых на GS1 и GS2.
Печатная плата имеет миниатюрные размеры и выполнена в двухстороннем варианте.
Единственной трудностью является монтаж самого главного элемента - акселерометра MMA7260Q. Микросхема выполнена в корпусе QFN и все контакты расположены на нижней ее стороне. Тем не менее в домашних условиях распайка акселерометра вполне реальна. Для начала посадочное место на плате и контакты микросхемы аккуратно облуживаются таким образом, что бы припой образовал выпуклости (показано на рисунке). Затем после обработки жидким флюсом микросхема пинцетом удерживается в нужном положении и, равномерно прогревая с помощью термовоздушной станции, припаивается на место (не допуская перегрева). Естественно наличие паяльной станции ,«термовоздушки» и хороших навыков пайки должно иметь место. Так же хочется добавить что микромеханика крайне негативно относиться к статическому электричеству. Людям не имеющим необходимого оборудования и навыков могу посоветовать обратиться в сервисы по ремонту мобильных телефонов - мастера подобных организаций имеют обширный опыт в данном вопросе.
Тестовая программа (BASCOM AVR )для проверки работы акселерометра написана для универсального робоконтроллера MRC-40. Все необходимые пояснения даны в исходнике прошивки. Скачать можно ниже.
