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单轴低价倾角传感器模组

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单轴低价倾角传感器SCA60C模组(芯片+PCB)

这是SCA60C的管脚图。只用到了三个口:VCC,GND,OUTPUT,NC是空管脚

角度和输出电压的关系:α= arcsin(0.5Vout-1.25)

在小范围内,可以认为是线性变化。

1.描述:

SCA60C是由芬兰VTI生产的基于3D-MEMS(三维微电子机械系统)技术的,固态硅基电容式倾角传感器。既可以测静态的加速度如地球重力加速度,又可以测动态的加速度如冲击,振动等。

和芬兰VTI其他型号倾角传感器相比,SCA60C又具有测量量程宽(±90°),价格低的优点,在教学设备、机器人、电子设计竞赛中有广泛应用。例如全国大学生电子设计竞赛中,2011年“基于自由摆的平板控制系统(B题)”、2007年“电动车跷跷板(F,J题)”,SCA60C使用就非常多,取得了良好的效果。

PS.芬兰VTI科技是全球范围内硅电容式惯性传感器设计和生产的先驱。VTI的倾角传感器以其出色的性能:如高精度、线性度、稳定性、重复性、可靠性、温度特性、抗振性(高达20000g)等,已广泛运用于各个领域。

   倾角传感器原理:倾角测量理论是牛顿第二定律,根据基本的物理原理,在一个系统内部,速度是无法测量的,但却可以测量其加速度。如果初速度已知,就可以通过积分计算出线速度,进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。

   当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用,那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。 计算方式是加速度传感器输出信号经高精度模数转换后,交由混合信号处理器进行滤波、平滑、方差估计等处理后,获得精确的瞬时加速度。最终将精确瞬时加速度解算为倾角信息。

倾角传感器结构:倾角传感器把MCU,MEMS加速度计,模数转换电路,通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。直接输出角度等倾斜数据。

 

2、规格:

    品牌:VTI
    单轴倾角传感器
    测量范围1g(±90度)
    单极5V供电,比例电压输出
    模拟0.5-4.5V输出
    工作温度范围宽
    尺寸:2.5cm*2.5cm

3、应用:

  • 平台水准测量与稳定

  • 水准仪器

  • 旋转激光仪

  • 施工水准设备

  • 工程车辆调平,和高空平台安全保护

  • 定向卫星通讯天线的俯仰角测量

  • 船舶航行姿态测量

  • 盾构顶管应用

  • 大坝检测

  • 地质设备倾斜监测

  • 火炮炮管初射角度测量

  • 雷达车辆平台检测

  • 卫星通讯车姿态检测

  • 太阳能基座倾角检测

4、优势:

    抗冲击能力强,能耗低

 

5、电气特性:

注:1. 要达到高精度,电源电压变化最好在5±0.05V。
    2. 测量范围受到灵敏度,零点偏移,和供电电压变化的影响。
    3. 测量方向参考器件上的箭头指向。
    4. 其他方向要注意事项请联系工程师。

 

6、图片Pictures:


Figure 1:SCA60C芯片的图片
7、Voltage to Angle Conversion

Analog output can be transferred to angle using the following equation for conversion:

α= arcsin[(Vout-offset)/Sensitivity ]

where: Offset = output of the device at 0° inclination position(should be 0.5Vdd), Sensitivity is the sensitivity of the device and VDout is the output of N1000060. The nominal offset is 2.5 V and the sensitivity is 2 V/g with N1000060.
Angles close to 0° inclination can be estimated quite accurately with straight line conversion but for best possible accuracy arcsine conversion is recommended to be used. The following table shows the angle measurement error if straight line conversion is used.
Straight line conversion equation:
Where: Sensitivity= 35mV/° with N1000060

Tilt angle [°] Straight line conversion error [°]
0  0
1  0.0027
2  0.0058
3  0.0094
4  0.0140
5  0.0198
10 0.0787
15 0.2185
30 1.668

After conversion:

α= arcsin[(Vout-0.5vdd)/2 ]
= arcsin[0.5Vout-0.25vdd ]
If vdd=5V;

α= arcsin(0.5Vout-1.25)

由于SCA60C模组测量的量程非常宽(大部分的倾角测量量程在±15°,±30°,而SCA60C的量程为:±90°),所以输出信号和输出角度就不再是线性关系。

角度和输出电压的关系为:α= arcsin(0.5Vout-1.25)

备注:从图形曲线看出,当角度变化不大的时候,例如±15°,输出电压和角度还是呈比例关系的。

8、常见问题:

 1. 测量精度不高,达不到标称值?
    答:这是宽量程(±90°)的倾角传感器。按照0.5-4.5V信号输出粗略估算,1°对应的模拟电压值约为:(4.5-0.5)/180=22.22mv。对于一个8bit的ADC,最小精度约为:19.53mv,大约为0.88°;对于10bit的ADC,最小精度约为:4.88mv,大约为0.22°;对于12bit的ADC,最小精度约为:1.22mv,大约为0.055°。从以上结果不难看出,使用10bit的ADC,可以测量最小为0.22°的倾角。而使用8bit的ADC只能检测到最小0.88°的倾角。这就是为什么达不到传感器标定值的原因。

    2. 传感器信号输出不稳定?
    答:原因大概有两种:(1)电源不稳定。最佳的电源波动为5±0.05V,大于这个范围的电源都会引入电噪声,导致信号输出不稳定;(2)传感器应用场所比较颠簸,超过了传感器的响应速度。

    3. 在实际测量过程中,量程达不到±90°?
    答:测量范围受到灵敏度,零点偏移,和供电电压变化的影响,和标称值会有偏差。

    4. 倾斜模组,信号没有变化,或变化不大?
    答:请按照传感器芯片上面标注的箭头方向进行倾斜。垂直箭头方向的倾斜,不会造成信号正确输出。

9、资源:

单轴倾角传感器SCA60C模组说明书.pdf

大小:186KB

上传日期:2011.04.24

销售记录
买家 购买价 购买数量 购买时间
zha*** 75.000 1 2017-09-14
398*** 75.000 3 2015-10-19
sdk*** 75.000 4 2014-07-22
bua*** 75.000 2 2011-12-05
截至今日, 累计成交4
提问
温哥华 说: 13-12-17 20:56
货到之后测试了一下,感觉很好,完全满足我的要求。做了一个模板,测试传感器。负载接的是0-10V调光的led路灯。
回答
管理员[客服007]  回复: 13-12-18 08:06
O(∩_∩)O~
提问
非会员顾客 说: 12-07-11 12:05
不用回答了,看到了。
回答
管理员[客服007]  回复: 12-07-11 13:42
呵呵。
提问
非会员顾客 说: 12-07-11 11:45
你好,去年买的刚拿出来用,资料太少了,不知道从哪下手。
提问
非会员顾客 说: 12-06-28 14:21
拿到货测试了一下,很好。角度与电压显示的范围,跟介绍的一样,就是我想要的。全五星!

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提问
zhangjunyang说: 17-09-20 09:55
很不错的倾角传感器,用两个就可以做四轮定位仪了。
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