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具有交错阈值的倾斜/跌落检测器

Marián ?tofka?? 斯洛伐克科技大学?? 2010年04月30日 ?? 收藏0

  测量与控制应用可能需要根据两个不同电压电平来行动。到达较低的阈值时,可能产生报警指示,而到达更高的阈值时,则可能启动诸如系统关闭之类的应急行动。在跌落检测器的某个应用中,重力加速度明显下降,低于较低的阈值时,也许只是一次受控的位移,但继续下降并低于第二个阈值时,则可能表明是一次失控的跌落。

  图1所示电路用分压器来生成两个基准电压。利用比较器和施密特触发器输入与非门,你可以根据基准电压VREFA和VREFB来创造两个数字信号。样本电路驱动两只LED,但你还可用数字信号来驱动晶体管或继电器。

图1

图1,加速计的Z轴输出与两个基准电压做比较,能生成两路数字输出。

  由RS、RA、RB组成的分压器的各个电压,用来比较Analog Devices公司的ADXL335加速计的Z轴输出(参考文献1)。较高的基准电压VREFA对应于低阈值倾角 αTA=45°。较低的基准与中压电源-VREFB相关,对应于高阈值倾角,αTB=60°。如果你为RS选择的值为100 kΩ,则你可以计算RA+RB:

  

  当加速计的Z轴为纵向时,出现Z轴电压VGZ=300 mV。根据获得的RA+RB值,你可计算RB:

  ?

  根据选定的倾角值,RB=(RA+RB)/√2。然后,你可根据已知的RA+RB和RB值来解出RA。

  AD8609运算放大器的输入偏置电流导致误差,但由于该电流在室温时仅为1 pA,因此这些误差可忽略不计。AD8609的输入偏移电压一般为50 ?V,也会导致误差,后者也可忽略不计(参考文献2)。比较器IC2A、IC2B和IC2C、IC2D输出端的信号分别在与非门IC3A和IC3B中接受或运算。与非门IC3C当作逆变器,而IC3D的输出则是某个窗口比较器的逻辑输出,在该比较器中,只有当Z轴输出电压介于VREFA和VREFB时,才会出现逻辑低,它以电源中压VS /2为基准。

  若把比较器编成两对IC3A、IC3B和IC3C、IC3D,则可确保独立检测出Z轴在纵向时0?还是180°。在把Z轴缓慢倾斜45°和60°时,LED1和LED2会相继点亮(参考文献3)。若你在把Z轴下移的同时,平稳地使它变为纵向,则会出现类似行动。当重力加速度明显下降到g/√2时,LED1的亮度增加。当垂直加速度小于或等于g/2时,LED1变暗,而LED2则在此时点亮。检测器的工作是比例式的,因此实际上对电源电压的变化不敏感。

  参考文献

  1.?“ADXL335 Small, Low Power, 3-Axis ±3 g Accelerometer,” Analog Devices, 2009.

  2.?“AD8603/AD8607/AD8609 Precision Micropower, Low Noise CMOS, Rail-to-Rail Input/Output Operational Amplifiers,” Analog Devices, 2003 to 2008.

  3.?“HLMP-EGxx, HLMP-EHxx, HLMP-ELxx New T-1? (5mm) Extra High Brightness AlInGaP LED Lamps,” Avago Technologies, AV02-1687EN, April 21, 2009.


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交错阈值? 控制?

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