SCA100T角度传感器在角度测量系统中的设计

　　在很多情况下，人们想确定物体相对于重力场是处于垂直还是水平位置。在很多国家，对起重机是有规定的，要求对其进行某种形式的倾斜监控，特别是 对于运输人的设备。离轨车辆需要倾斜度信息以避免发生事故，或是某些重要部件保持一定的角度。一些车辆，如自倾斜火车，利用倾斜来补偿离心加速度，倾角仪 用来帮助使重力垂直于地面。

　　光学仪器，如平面激光仪，经常需要处于水平或垂直位置。在许多情况下，需要测量两个相互垂直方向的倾斜度。

　　1角度测量系统的硬件设计

　　1.1 系统构成

　　本系统以AT89S52 单片机为控制中心，通过 SPI 接口读取SCA100T 传感器所感应的角度信息，经过计算在液晶显示上显示测量值，操作按键用于控制测量仪工作在自检校准状态、相对角度测量状态、绝对角度测量状态。

　　1.2 角度输出计算

　　1.2.1 电压至角度转换

　　Q 模拟电压输出可以通过下面公式被转换成角度：

　　式中：

　　Offs e t 为倾斜度为 0 度时设备的输出值，Se ns ititivity是设备的输出灵敏度，对于SCA100T- D01 为70mV/c，SCA100T- D02为35mV/c，VDout是SCA100T的测量输出。

　　1.2.2 数字输出至角度转换

　　加速度测量数据用11 位数字字节格式保存在RDAX和RDAY寄存器中，数据范围为0~2047.在 0° (水平放置) 时其额定的输出为(100000000) 二进制，即 1024。不同测量数字转换为角度可用如下

　　公式表示：

　　式中：Dout为数据输出(RDAX或 RDAY) Dout@0℃时输出值，一般为1024，α 测量角度值 Se ns 设备灵敏度 (SCA100T- D01:1638,SCA100T- D02:819)

　　1.3 温度补偿

　　1.3.1 温度测量

　　SCA100T内部温度传感器可用来做内部偏移补偿，温度传感器可以通过SPI接口访问，温度数据是8- bit 字(0...255)。转换函数如下：

　　式中：Counters 是测量数据，Treal是实际温度 。 转 换 函 数 是 线 性 的 ， 而 且 它 的 灵 敏 度 高 于 - 1.082counts /C+- 10%，绝对精度在 +- 15C。

　　1.3.2 SCA100T角度测量的温度校准

　　SCA100T器件的偏移量(0°时输出量) 和灵敏度会随温度的变化而改变，具体请见图1、图2 所示。

　　为了达到最佳的精确度，温度测量值和典型的温度依赖性曲线，可用于sca100t 偏移和灵敏度温度补偿。三次方程曲线偏移补偿是：Offcorr=- 0.0000006×T3+0.0001×T2- 0.0039×T- 0.0522式中，Offcorr为偏移量偏差，T为所测得的当前温度，单位摄氏度。

　　计算所得的Offcorr可用于SCA100T的偏移量校准，具体公式如下：OFFSETcomp=Offset- Offcorr