垂直面の回転角計測

—2軸加速度センサを使って30度以上の垂直面回転角を測定—
SubTitleIcon6    傾斜角を1軸加速度センサで計測する際の問題点

加速度センサの出力は水平面に対する地球の重力 (1g) ×傾斜角の正弦 (sin) と等しい値です (図1参照) 。このため傾斜角が90゜近辺では角度の変化に対して加速度センサの出力変化が小さいため、精度が低下するという問題があります。

図1: 加速度と傾斜角の関係
図1: 加速度と傾斜角の関係

これに対して傾斜角が0゜近辺では、傾斜角度と加速度センサ出力が正比例に近いため、正弦を求める演算を行う必要がありません (図2参照) 。

図2: 傾斜角±30゜の範囲で非直線性は±0.5゜
図2: 傾斜角±30゜の範囲で非直線性は±0.5゜

加速度センサの出力値から傾斜角度を求めるには逆正弦関数 (arcsin) を用います。

α=arcsin (x)
α: 傾斜角
x: 加速度センサ出力値

ただし上述の通り、傾斜角が90゜に近くなるほど精度は低下します。


SubTitleIcon6    精度良く傾斜角度を測定する推奨方法

精度良く傾斜角を計測するには2軸加速度センサを用います。2軸の検出軸は互いに直交し、かつ回転軸に対して直角である必要があります。傾斜角度は2軸加速度センサの出力値x,yから下式で求められます。

α=arcsin (x/y)
α: 傾斜角
x: 加速度センサ出力値

傾斜角はarctan (x/y) に正比例します (図3参照) 。

図3: 2軸加速度センサの出力から求めたarctan (x/y) と傾斜角の関係
図3: 2軸加速度センサの出力から求めたarctan (x/y) と傾斜角の関係


SubTitleIcon6    アプリケーション

前述の2軸加速度センサを利用した測定方法はあらゆる角度に対応でき、垂直面の回転角計測 (時計回り、反時計回りともに) などに利用されています。

図 重力加速度と傾斜角度


SubTitleIcon6    適合製品

Murata Electronics Oyの2軸加速度センサのうち、測定範囲が1g (90゜) 以上の製品が上記の用途に適しています。

  • SCA1000-D01 2軸加速度センサ
  • SCA100T-D02 2軸傾斜センサ
  • SCA121T-D03, SCA121T-D05 2軸傾斜センサ


SubTitleIcon6    関連情報

傾斜センサ データシート
备注
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