加速度传感器在车载终端的应用


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现代汽车的防盗系统通常采用对车体的冲击、振动监测的方式防盗预警,常用的器件多为磁效应传感器(即弹簧式传感器)。虽然磁效应加速度传感器的敏感性能很好,但由于磁传感器存在装配、安装误差,其频率响应不稳定,会造成后续信号处理电路和微控制器接口电路比较复杂,致使系统报警的可靠性降低,误报率较高。另外,拖车或整车搬运的方法也是目前窃赋盗窃汽车常用的手段,对付这种盗窃方式最有效的方法是对车体的倾斜角度进行监测,而磁效应传感器无法测量静态加速度,不能对车体的倾斜角度进行测量,也就无法对这种盗窃方式进行监测预警。总之,利用磁效应传感器不能很好地完成防盗监测的任务,这就需要一种更合理、更可靠的传感器件来替代。
 
 
 
由于技术的革新,加速度传感器(G-Sensor)应运而生,采用了MEMS工艺制作,使得原来由体积巨大的弹簧元件配合复杂处理电路完成的工作,可以简化为单芯片实现。加速度传感器外形如同一块普通的IC,具有体积小,功耗低,精度高,可靠性好的优势。可以对车体微小振动和整车的倾斜角度同时进行监测。将其应用于汽车防盗系统不但扩大了系统的监测范围,而且简化了系统,提高了防盗系统系统的可靠性。
 
 
 
它是在单一芯片上集成两个相互独立、测量方向相互垂直的敏感元的测量模块,是由多晶硅微加工表面工艺制成的电容式加速度传感器;由硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附电容的一个极板,电容的另一极扳固定。当加速度引起质量块的相对位置变化时,电容值也发生变化;两个敏感元的信号处理电路将各自的电容变化转换成幅值与加速度成正比的方波信号,经工作周期调制(DCM)后,就能将模拟信号转换为数字信号,通过I2C总线输出给处理器,并可以支持中断机制。
 
 
 
       在实际应用过程中,由于窃贼盗窃汽车时会引起车体的振动或倾斜现象,而加速度传感器能够测量0~5kHz、±2g范围内动态或静态加速度。动态加速度的测量可以用于振动检测;而利用静态的重力加速度作为输入矢量,就可以确定物体的空间方向。对于拖车或整车搬运的盗窃方式,如果车体的角度相对于初始状态改变5°,就可判定有盗车情况发生。通过对车体微小振动的测量,可以实现对破坏车体行为的监测。若在一个较短时间段内,振动的能量超过设定的阈值,就可以判定有破坏汽车的情况发生。利用软件积分器测量振动的能量,是将微处理器记录的16次振幅采样值的绝对值求和,即可得到40ms内振动的能量。如果这个绝对值之和超过设定的数字阈值,微处理器就可以进行报警。
 
 
 
总之,利用加速度传感器组成的防盗监测装置,不但拥有传统汽车防盗传感器件的灵敏性,而且扩大了汽车防盗的监测范围(可以对拖车和整车搬运的盗窃方式进行预警),而且还简化了系统的电路结构,提高了系统可靠性。相信加速度传感器将逐步取代磁效应传感器等传统敏感元件。成为汽车防盗监测信号的必备元器件。
 

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