加速度模块使用手册

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1、 让您的设计轻松上路 1 加速度传感器模块通用手册加速度传感器模块通用手册 （HQ7260、HQ7001、HQ7455、HQ7101） 重庆飞拓电子重庆飞拓电子 （） 二九年五月二九年五月 让您的设计轻松上路 2 说说 明明 本手册主要针对 HQ7260、HQ7001、HQ7455、HQ7101 四种加速度模块的使 用进行说明。其中： HQ7260、HQ7101 为模拟三轴加速度传感器模块 HQ7455、HQ7001 为数字三轴加速度传感器模块 用户可以根据自己的实际需求来选择适合自己的模块，模块在设计过程中，充 分考虑了兼容性，如用户没有特殊用法，可以很容易的实现模块的更换，更方便 测试。使

2、用前请仔细阅读相关 IC 数据手册，本手册仅供模块使用参考。 HQ7260- - - - - 基于飞思卡尔的 MMA7260 的模拟三轴加速度模块； HQ7101- - - - - 基于 ADI 公司的 ADXL330 的模拟三轴加速度模块 HQ7455- - - - - 基于飞思卡尔的 MMA7455 的数字三轴加速度模块 HQ7001- - - - - 基于 ST 公司的 LIS3LV02DQ 的数字三轴加速度模块 本手册所有文档资料，如有不足之处欢迎批评指正！本手册所有文档资料，如有不足之处欢迎批评指正！ 重庆飞拓电子重庆飞拓电子 2009.5.1 让您的设计轻松上路 3 一、模块功能简

3、介一、模块功能简介 HQ7260- - - - - 基于飞思卡尔的 MMA7260 的模拟三轴加速度模块； HQ7101- - - - - 基于 ADI 公司的 ADXL330 的模拟三轴加速度模块 HQ7455- - - - - 基于飞思卡尔的 MMA7455 的数字三轴加速度模块 HQ7001- - - - - 基于 ST 公司的 LIS3LV02DQ 的数字三轴加速度模块 二、模块结构图二、模块结构图 四种模块采用了统一的 L- DIP10 封装形式，方便使用，结构图如下： 三、三、PIN 使用说明（附实物图） ：使用说明（附实物图） ： HQ7260 模块模块 HQ7101 模块模块

4、表表 1 HQ7260、HQ7101 模拟三轴加速度模块模拟三轴加速度模块 PIN HQ7260 说说 明明 HQ7101 1 VDD/3.3V 第二电源输入第二电源输入/3.3V 输出输出 VDD/3.3V 让您的设计轻松上路 4 2 Enable 模块使能 （高有效）模块使能 （高有效） 公共地公共地 GND 3 Z Z 轴数据输出轴数据输出 Z 4 Y Y 轴数据输出轴数据输出 Y 5 X X 轴数据输出轴数据输出 X 6 GS1 量程选择量程选择 1 - - - - - - 7 GS2 量程选择量程选择 2 - - - - - - 8 - - - - - - - 测试脚测试脚 ST 9

5、 GND 公共地公共地 GND 10 VCC 5V 电源输入电源输入 VCC 注：当使用注：当使用 VCC 供电时，供电时，PIN1 为为 3.3V 输出；当不使用输出；当不使用 VCC 供电时，供电时，PIN1 可以可以 根据芯片所需电源供电（需取消根据芯片所需电源供电（需取消 5V/3.3V DC/DC 电源电源 IC） 。） 。 HQ7455 模块模块 HQ7001 模块模块 表表 1 HQ7455、HQ7001 模拟三轴加速度模块模拟三轴加速度模块 PIN HQ7455 说说 明明 HQ7001 1 VDD/3.3V 第二电源输入第二电源输入/3.3V 输出输出 VDD/3.3V 2

6、AD0 I2C 地地址位址位（建议建议高）高） 外部外部时时钟钟 CK 3 Enable I2C 使能（使能（默认默认高，高，I2C 有效）有效） CS 4 INT1 中断中断 1 输出输出 INT 5 INT2 中断中断 2 输出输出 IO 电源输入电源输入 VDD_IO 6 SDO SPI 串行串行数据输出数据输出 SDO 7 SDA I2C 数据输出数据输出/SPI 数据输入数据输入/ SDA 8 SCL I2C、SPI 时时钟钟 SCL 9 GND 公共地公共地 GND 10 VCC 5V 电源输入电源输入 VCC 注：注：1、当使用、当使用 VCC 供电时，供电时，PIN1 为为 3

7、.3V 输出；当不使用输出；当不使用 VCC 供电时，供电时，PIN1 可以根据芯片所需电源供电（需取消可以根据芯片所需电源供电（需取消 5V/3.3V DC/DC 电源电源 IC） ；） ； 2、模块可以通过、模块可以通过 PIN2 设置设置 I2C、SPI 两种接口方式，默认设置为两种接口方式，默认设置为 I2C 模式；模式； 3、HQ7001 模块模块 PIN5 为为 IO 电源输入脚，可以提供电源输入脚，可以提供 1.71Vdd 的电源，方便的电源，方便 与其他接口电平连接。与其他接口电平连接。 让您的设计轻松上路 5 四四、使用说明、使用说明 HQ7260、HQ7001、HQ7455

8、、HQ7101 四种加速度模块为了测试方便，均采 用高品质 DC/DC 电源 IC,提供 5V 供电接口，模块对电源电路进行了细致的处理， 确保信号的稳定。 1、HQ7260 模拟三轴加速度模块 HQ7260 模块采用飞思卡尔 MMA7260 方案，对外围电路进行了必要的处理， 用户可以直接上电测试和使用； MMA7260ic 采用 3.3V 电压供电，用户可以直接给 HQ7260 提供 3.3V 电压；测量范围是正负 1.5g6g， 1g=9.8m/s。 一般智能车上加速度的极限情况， 需要 10cm内从 4m/s 减到 1m/s，根据公式 v2*v2- v1*v1=2*a*s，加速度 a=

9、37.5m/s2=3g，符合应用要求。加速度传感器上有四个测量范围的档位选择。如下图： 在正常情况下，3.3V 供电，输出 x、y、z 的模拟电压。加速度传感器的测量 原理本质是两片弹性间距的平板电容，改变间距即改变电容，因而改变输出电压。 加速度与电容平板上的电荷变化有关；或者说，加速度与输出电压的变化情况有 关，而与输出电压的出示位置状态无关（与平板电容的初始电容量无关） 。所以加 速度的测量一定要用实时的输出电压与传感器位置固定后初始输出电压相减，才 能得到正确的最终结果。由上也可以看出，加速度传感器的位置固定是要求很严 格的。一旦三维位置发生变化，其整个初始加速度值都要发生变化，这样测

10、量加 速度的结果肯定不会正确。 关于关于 HQ7260 的更多信息请参考的更多信息请参考 上的上的 HQ7260 中中文使用手册文使用手册 和和 MMA7260 的的 datasheet。 2、HQ7101 模拟三轴加速度模块模拟三轴加速度模块 HQ7101 模块采用 ADI 公司的 ADXL330 方案，ADXL330 将 iMEMS(微机电系统) 传感器结构与信号调理结合在一起, 功耗电流降低至 200 A(在 2.0 V 电源电 压下), 比同类器件的功耗典型值低 50%。该加速度计的测量动态范围是3g。具 有 10 000g 额定耐冲压强度,具有良好的 0g 偏压稳定性和良好的灵敏度

11、。 让您的设计轻松上路 6 ADXL330 的微机械传感器集成在一片硅晶体表面, 传感器与硅晶片之间的空 隙可以减缓加速度产生的力, 加速度使移动物体变形, 独立固定极板以及粘附在 移动物体上形成的电容差是衡量结构变形程度的标准, 固定极板由 180相位变 化的方波驱动。由于物体变形, 导致差分电容失去平衡, 并通过微传感器输出与加 速度成正比的电压幅度。解调结果放大后, 通过一个 32 k电阻(图 2 中的 RFILT)输出, 用户可以通过设置电容 Cx、 Cy 和 Cz 的大小控制带通滤波器通带范 围（模块使用 0.1uF 电容，用户可以根据需要自行调节）, 通带的选择要适合于具 体的运用

12、, 对于 X 轴和 Y 轴,带宽可以从 0.5 Hz1600 Hz, 而对于 Z 轴, 带宽 从 0.5 Hz 到 550 Hz, 滤波器的作用是提高分辨率和减少干扰。ADXL330 能够同 时测得 X、 Y和 Z方向上的加速度参量, 并且在这三个方向上的数据是正交的, 传 感器的错位是 3 个轴间交叉干扰的主要来源, 可以通过校准来减小这种干扰。 ADXL330 采用了新的设计技术, 保证了其高性能, 同时避免了使用额外的温度补 偿电路, 这种设计可以最大限度地减少量化误差和测量结果的非线性, 温度的滞 后性也很低(- 2570时, 温度的影响小于 3mg)。 在电源去耦方面, 绝大多数情况

13、下, 单个 Cdc 为 0.1 F 时可以消除噪声干 扰, 该电容应放置在电源引脚附近, 降低 50 Hz 时钟频率段噪声对测量结果的干 扰, 还在输入电源上并联 10u 电容。 模块各种参数是在电源电压为 3 V 时进行测定和标称的, 但电源电压范围为 2 V3.6 V, 当电源电压变化时, 所得到的参数也会发生改变,因为其输出敏感度随 着电源电压的不同而不同。当电源为 3.6 V 时, 输出灵敏度为 360 mV/g, 即输出 每增加 360 mV, 测得的加速度增加 1 g, 在电压为 2.0 V 时, 灵敏度为 195 mV/g, 即输出每增加 195mV, 测得的加速度增加 1g。同

14、时 0 g(即加速度为 0 时 的输出电压)也与电源电压有关,约为 VS/2(VS 为电源电压), 也就是说, 如果电源 电压为 3 V, 那么无加速度时输出为 1.5 V, 当有加速度时,根据输出电压和灵敏度 判断加速度的大小和方向。例如: 若灵敏度为 360 mV/g, 输出电压为 1.860 V, 则 测得的加速度为 1g。噪声的输出与电源电压值无关, 当电源电压增大时噪声密度 降低, 这是因为噪声电压一定的情况下, 刻度因子 mV/g 增大。当电源电压为 3.6 V时, X、 Y 轴的噪声密度为 230 g/Hz; 电源电压为2 V时, 其噪声密度为 350 g/Hz。 一般情况加速度

15、计的自测响应约与电源电压成正比, 但是考虑到电源电让您的设计轻松上路 7 压对灵敏度的影响, 自测响应约与电源电压的三次方成正比。例如, 当电源电压为 3.6 V 时, 自测响应为:X 轴是- 275 mV, Y 轴是 275 mV,Z 轴是- 100 mV; 当电源电 压为 2.0 V 时, 自测响应为:X 轴是- 60 mV,Y 轴是 60 mV,Z 轴为- 25 mV。 另外电源 电压下降会导致电流下降, 当电源电压为 3.6 V 时,电流消耗约为 375 A; 当 电源电压为 2.0 V 时电流消耗约为 200 A。 更多信息请参考 ADXL330 的 DataSheet。 3、HQ7

16、455 数字三轴加速度模块 HQ7455 模块采用飞思卡尔 MMA7455 方案，融合了 MMA7455L 的 I2C 和 SPI2种接口模式，使用者只需要做简单的改动就可以在 2 种接口方式之间变换，让设计者使用和测试更方便。MMA7455L 是 XYZ 轴(2g, 4g, 8g)三轴加速度传感器注：1g=9.807m/s2。可以实现基于运动的功能，如倾斜滚动、游戏控制、按键静音和手持终端的自由落体硬盘驱动保护，门限检测和点击检测功能等，具有更高的封装高度，但价格却更低。提供 I2C 和 SPI 接口，方便与 MCU 的通讯，因此非常适用于手机或个人设备中的运动应用，包括图像稳定、文本滚动和移动拨号。