三轴加速度传感器
三轴加速度原理
三轴加速度原理三轴加速度原理是指在三维空间中测量和计算物体的加速度。
三轴加速度原理是基于牛顿第二定律和三轴加速度传感器的工作原理。
三轴加速度传感器能够同时测量物体在x、y和z轴上的加速度,并将这些加速度信息转换成电信号输出。
三轴加速度原理的基本思想是利用三轴加速度传感器测量物体在三个不同方向上的加速度,从而得到物体的加速度矢量。
根据牛顿第二定律,物体的加速度等于物体所受的合外力除以物体的质量。
因此,通过测量物体的加速度,可以得到物体所受的合外力的大小和方向。
三轴加速度传感器通常采用微机电系统(MEMS)技术制造,其基本原理是利用微小的质量块和弹簧系统来测量加速度。
当物体受到加速度时,质量块会受到惯性力的作用而发生位移,这个位移可以通过压电效应或电容效应转换成电信号输出。
三轴加速度传感器通常由三个独立的单轴加速度传感器组成,每个单轴传感器可以测量物体在相应轴上的加速度。
通过三轴加速度传感器的组合使用,可以同时测量物体在x、y和z轴上的加速度,从而得到物体的三维加速度。
三轴加速度传感器的典型应用包括医疗设备、车辆导航、智能手机和游戏控制器等。
在医疗设备中,三轴加速度传感器可以用于监测患者的运动和姿势,从而提供给医生有关患者健康状况的信息。
在车辆导航中,三轴加速度传感器可以用于测量车辆的加速度和转弯角度,从而提供给导航系统有关车辆行驶状态的信息。
在智能手机和游戏控制器中,三轴加速度传感器可以用于检测用户的手势和动作,从而实现触摸屏幕、倾斜控制和动作感知等功能。
三轴加速度原理的研究和应用对于物体运动的测量和分析具有重要的意义。
通过利用三轴加速度传感器可以实现对物体加速度的准确测量和分析,从而可以研究物体的运动规律、判断物体的姿势和动作,并应用于各种领域的工程和科学研究中。
此外,三轴加速度传感器还可以与其他传感器(如陀螺仪和磁力计)结合使用,以实现对物体在三维空间中的运动状态的全面测量和分析。
总之,三轴加速度原理是利用三轴加速度传感器测量和计算物体的加速度的基本原理。
杭州士兰微电子股份有限公司 SC7A20 三轴微机械数字加速度传感器说明书
±2G/±4G/±8G/±16G三轴微机械数字加速度计描述SC7A20是一款高精度12bit数字三轴加速度传感器芯片,内置功能更丰富,功耗更低,体积更小,测量更精确。
芯片通过I²C/SPI接口与MCU通信,加速度测量数据以中断方式或查询方式获取。
INT1和INT2中断管脚提供多种内部自动检测的中断信号,适应多种运动检测场合,中断源包括6D/4D方向检测中断信号、自由落体检测中断信号、睡眠和唤醒检测中断信号、单击和双击检测中断信号。
芯片内置高精度校准模块,对传感器的失调误差和增益误差进行精确补偿。
±2G、±4G、±8G和±16G四种可调整的全量程测量范围,灵活测量外部加速度,输出数据率1HZ和400HZ间可选。
芯片内置自测试功能允许客户系统测试时检测系统功能,省去复杂的转台测试。
芯片内置产品倾斜校准功能,对贴片和板卡安装导致的倾斜进行补偿,不占系统资源,系统文件升级不影响传感器参数。
主要特点宽电压范围1.71V-3.6V1.8V兼容数字IO口低功耗模式下电源电流低至2µA±2G/±4G/±8G/±16G动态全量程范围 12bit有效数据(HR)I²C/SPI数字输出接口6D/4D方向检测自由落体检测单击双击检测及运动检测可编程中断生成电路内嵌自测试功能内嵌FIFO10000g高G抗击能力应用手机平板室内导航图像旋转运动激活用户接口游戏产品规格分类产品名称 封装形式 打印名称 材料 包装形式 SC7A20TR LGA-12-2x2x1.0 SC7A20 无铅编带内部框图XY ZC-to-V Converter Gain数符号测试条件最小值V CC电路不损坏-0.3 3.6V P电路不损坏V in电路不损坏T OPR电路不损坏T STG电路不损坏(VDD=2.5V, T测试条件123FS=0 (HR mode)FS=1 (HR mode)FS=2 (HR mode)FS=3 (HR mode)参 数符 号测试条件最小值 典型值 最大值 单位 零漂 Ty Off0 FS =0 --±40--mg温漂TC Off 与25°C 的最大偏差 -- ±0.5 -- mg/°C 自测输出V st1FS=0, X 轴 -- 276 -- LSb V st2 FS=0, Y 轴 -- 276 -- LSb V st3FS=0, Z 轴-- 984 -- LSb 系统带宽 BW -- ODR/2 -- HZ 工作温度T OPR-40--+85°C注意:电路2.5V 出厂校准。
完整版三轴数字加速度传感器ADXL345技术资料
概述:ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计,分辨率高(13位),测量范围达±16g。
数字输出数据为16位二进制补码格式,可通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。
ADXL345非常适合移动设备应用。
它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度,还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。
其高分辨率(3.9mg/LSB),能够测量不到1.0。
的倾斜角度变化。
该器件提供多种特殊检测功能。
活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。
敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。
自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。
这些功能可以独立映射到两个中断输岀引脚中的一个。
正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先岀(FIFO)缓冲器,可用于存储数据,从而将主机处理器负荷降至最低,并降低整体系统功耗。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理,从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
ADXL345采用3 mm X 5 mmx 1 mm,14引脚小型超薄塑料封装。
对比常用的飞思卡尔的MMZ7260三轴加速度传感器,ADXL345,具有测量精度高、可以通过SPI或I2C直接和单片机通讯等优点。
特性:超低功耗:VS= 2.5 V 时(典型值),测量模式下低至23uA,待机模式下为0.1 g A功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10位固定分辨率全分辨率,分辨率随g范围提高而提高,±16g时高达13位(在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数)正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术,可将主机处理器负荷降至最低。
单振/双振检测,活动/非活动监控,自由落体检测电源电压范围:2.0 V 至3.6 VI / O电压范围:1.7 V至VSSPI (3线和4线)和I2C数字接口灵活的中断模式,可映射到任一中断引脚通过串行命令可选测量范围通过串行命令可选带宽宽温度范围(-40°C至+85 °C)抗冲击能力:10,000 g无铅/符合RoHS标准小而薄:3 mn X 5 mm x 1 mm,LGA 封装模组尺寸:23*18*11mm (高度含插针高度应用:机器人控制、运动检测过程控制,电池供电系统硬盘驱动器(HDD)保护,单电源数据采集系统手机,医疗仪器,游戏和定点设备,工业仪器仪表,个人导航设备电路功能与优势ADXL345是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计,可以对高达±6 g的加速度进行高分辨率(13位)测量。
三轴加速度传感器的z敏感轴的校准算法
三轴加速度传感器的z敏感轴的校准算法一、引言三轴加速度传感器是一种常用的传感器,广泛应用于物联网、智能家居、自动驾驶等领域。
在使用三轴加速度传感器时,需要对其进行校准,以保证其测量结果的准确性。
本文将介绍三轴加速度传感器z敏感轴的校准算法。
二、三轴加速度传感器的工作原理三轴加速度传感器是一种基于微机电系统(MEMS)技术的传感器。
它通过测量物体在三个方向上的加速度来确定物体的运动状态。
具体来说,当物体发生运动时,会产生惯性力,这个惯性力可以被转化为电信号输出。
因此,通过测量这些电信号,就可以确定物体在各个方向上的加速度。
三、z敏感轴的校准算法1. 原理由于三轴加速度传感器是一种基于微机电系统(MEMS)技术的传感器,因此其精度受到许多因素的影响。
其中一个主要因素是温度变化。
由于温度变化会导致材料膨胀或收缩,从而影响到MEMS芯片中的加速度传感器,因此需要进行校准。
在进行z敏感轴的校准时,需要将传感器放置在水平面上,并保持不动。
此时,z敏感轴应该与重力方向垂直。
因此,通过测量z敏感轴上的加速度值来确定传感器是否处于垂直状态。
如果传感器没有处于垂直状态,则需要进行校准。
2. 步骤(1)将传感器放置在水平面上,并保持不动。
(2)读取z敏感轴上的加速度值。
(3)如果加速度值不为0,则需要进行校准。
(4)将传感器旋转一定角度,并记录旋转角度和对应的加速度值。
(5)重复步骤4,直到旋转360度。
(6)计算出每个角度对应的期望加速度值。
(7)使用拟合算法计算出校准系数。
(8)使用校准系数对原始数据进行修正。
3. 拟合算法在步骤7中,需要使用拟合算法计算出校准系数。
常用的拟合算法有线性回归、多项式回归、指数回归等。
这里介绍一种基于最小二乘法的拟合算法。
最小二乘法是一种常用的拟合算法,它通过最小化残差平方和来确定拟合函数的系数。
在z敏感轴的校准中,可以使用最小二乘法来确定校准系数。
假设有n个数据点,每个数据点的坐标为(xi,yi),其中xi表示旋转角度,yi表示对应的加速度值。
三轴加速度传感器工作原理
三轴加速度传感器工作原理
1.介绍三轴加速度传感器
三轴加速度传感器是一种测量物体三个方向上加速度的传感器。
其工作原理基于牛顿第二定律,即物体的加速度与物体所受合力成正比,与物体质量成反比。
三轴加速度传感器可用于许多应用中,如智能手机、嵌入式系统和运动跟踪器。
2.传感器的构成
三轴加速度传感器通常由微电机系统(MEMS)制造。
传感器由一个质量极小的振动器和一对电容器组成,一般安装于一个小型IC芯片上。
当传感器受到加速度时,悬挂在振动器上的质点会偏离平衡位置。
偏离的质量会导致电容器之间的电容值发生变化,因此通过测量电容值的变化,就可以计算出物体受到的加速度。
3.工作原理
三轴加速度传感器具有三个方向的感应器,即X、Y、Z轴。
当物体受到加速度时,每个感应器所测量的电容变化量与物体的加速度成正比。
例如,当一个运动员跑步时,他会向前加速,导致X轴感应器的电容值增加。
同样,当一个物体在平面上偏离位置,Y和Z轴感应器的电容值将发生变化。
4.应用场景
三轴加速度传感器广泛应用于各种应用场景中。
在智能手机中,它们可用于自动旋转屏幕和检测手机的手持位置。
此外,在运动跟踪器中,这些传感器可以检测人们在运动时的活动量和步数。
在车辆上,它们可以用于检测车辆受到的横向和纵向加速度,以及车辆的倾斜角度。
5.结论
三轴加速度传感器是一种测量加速度的重要工具,它们可广泛应用于各种领域。
通过更好地理解其工作原理和应用,我们可以更好地利用这些传感器的优势,使人们的日常生活和工作更加舒适和高效。
三轴加速度传感器工作原理
三轴加速度传感器工作原理三轴加速度传感器是测量物体在三个空间轴上的加速度的装置。
它们通常由微机电系统(Microelectromechanical Systems, MEMS)技术制造,具有小体积、低功耗和高精度的特点。
三轴加速度传感器能够广泛应用于物体定位、动作检测和姿态测量等领域。
一个典型的三轴加速度传感器通常由三个独立的加速度传感器构成,分别对应于物体的X、Y和Z轴。
这些传感器通常是微机电系统中的压电式传感器或微机械式传感器。
压电式传感器通过压电效应来测量加速度。
当物体在一些方向上受到外力作用时,会导致传感器内的压电材料产生压电效应,从而在传感器的表面产生电荷。
这个电荷的大小与物体受到的外力的大小成正比,从而可以得到物体在该方向上的加速度。
微机械式传感器则通过物体的惯性来测量加速度。
这些传感器通常由质量块和支撑结构组成。
当物体在一些方向上受到外力作用时,质量块惯性地保持其原来的运动状态,而支撑结构则产生变形。
通过测量这种变形,可以计算出物体在该方向上的加速度。
为了得到物体在三个空间轴上的加速度,三个传感器通常被组合在一起,形成一个三轴加速度传感器。
为了减少误差和干扰,传感器通常还配备了陀螺仪和磁力计等其他传感器。
陀螺仪可以测量物体的角速度,从而提供更准确的姿态测量。
磁力计可以测量磁场的方向,从而提供具备方向信息的定位。
三轴加速度传感器在实际应用中非常广泛。
例如,它们被广泛应用于智能手机和游戏手柄中,用于检测用户的手势和动作。
它们也被用于车辆的动态稳定控制和无人机的姿态控制等领域。
此外,三轴加速度传感器还可以与其他传感器结合使用,实现更多功能,如距离测量和姿态捕捉等。
三轴加速度传感器
三轴加速度传感器1. 引言三轴加速度传感器是一种常见的传感器技术,用于测量物体的加速度和倾斜度。
它在许多领域中得到广泛应用,包括运动检测、姿态测量、智能手机和游戏控制器等设备。
本文将介绍三轴加速度传感器的工作原理、应用领域和未来发展趋势。
2. 工作原理三轴加速度传感器基于微机电系统(MEMS)技术。
它通常由微机械结构、压电材料和电路组成。
当物体受到加速度时,微机械结构会产生微小的位移,并将其转化为电压信号。
这个信号经过放大和滤波后被传感器读取和解析。
三轴加速度传感器通常包含X、Y、Z三个轴向,分别对应物体运动的水平、垂直和纵深方向。
通过测量三轴的加速度值,传感器可以确定物体的运动状态。
3. 应用领域3.1 运动检测三轴加速度传感器广泛应用于运动检测领域。
它可以测量用户的步数、距离、速度和活动强度,用于运动追踪和健身监测。
许多智能手环、智能手表和健身器材上都配备了三轴加速度传感器。
3.2 姿态测量三轴加速度传感器可以测量物体的倾斜度和方向,用于姿态测量和姿势跟踪。
它在虚拟现实、增强现实和航空航天等领域中得到广泛应用。
例如,游戏控制器可以通过传感器测量玩家的倾斜动作,并将其映射到游戏中的角色操作。
3.3 智能手机和平板电脑三轴加速度传感器是智能手机和平板电脑中的重要组成部分。
它可以实现自动屏幕旋转、姿势识别和步态分析等功能。
此外,多个传感器的组合使用,如加速度传感器和陀螺仪的联合使用,可以提供更精确的运动感知和定位能力。
4. 未来发展随着人工智能、物联网和移动技术的快速发展,三轴加速度传感器将在未来得到更广泛的应用。
以下是一些未来发展趋势:4.1 小尺寸化和低功耗随着智能设备更加轻薄和便携,对三轴加速度传感器的尺寸和功耗要求也越来越高。
未来的传感器将更加小巧,能够集成到更多类型的设备中,并且能够在较长时间内维持稳定的工作。
4.2 高精度和多参数测量未来的三轴加速度传感器将具备更高的精度和多参数测量能力。
三轴加速度传感器原理
三轴加速度传感器原理三轴加速度传感器是一种能够测量物体在三个方向上加速度的传感器。
它通常由微机电系统(MEMS)加速度传感器和信号处理电路组成,可以广泛应用于智能手机、平板电脑、运动追踪器、汽车安全系统等领域。
本文将介绍三轴加速度传感器的原理和工作方式。
三轴加速度传感器是基于牛顿第二定律的原理工作的。
根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。
因此,通过测量物体所受的力,可以计算出物体的加速度。
三轴加速度传感器利用微机电系统的微小结构,在受到外部加速度作用时,微结构会产生微小的位移或应变,通过这种微小的变化,可以测量出物体在三个方向上的加速度。
三轴加速度传感器通常采用微机电系统(MEMS)技术制造。
MEMS技术是一种将微型机械结构、微型传感器、微型执行器和微型电子器件集成在一起的技术,可以实现微小尺寸、低功耗、高灵敏度的传感器。
在三轴加速度传感器中,微机电系统的微型结构会随着外部加速度的变化而发生微小的位移或应变,这种微小的变化会被传感器捕获并转换成电信号,再经过信号处理电路进行处理和放大,最终输出测量结果。
三轴加速度传感器可以测量物体在X、Y、Z三个方向上的加速度。
在静止状态下,传感器会受到重力的作用,产生一个固定的重力加速度。
当物体发生加速度运动时,重力加速度会与物体的运动加速度叠加,通过对叠加后的加速度进行分解和处理,就可以得到物体在三个方向上的加速度。
三轴加速度传感器在实际应用中具有广泛的用途。
在智能手机和平板电脑中,三轴加速度传感器可以用于屏幕旋转、姿态识别、摇晃操作等功能;在运动追踪器中,可以用于计步、睡眠监测、运动轨迹记录等功能;在汽车安全系统中,可以用于碰撞检测、车辆稳定控制等功能。
通过测量物体在三个方向上的加速度,三轴加速度传感器可以实现对物体运动状态的精确监测和控制。
总之,三轴加速度传感器是一种能够测量物体在三个方向上加速度的传感器,它利用微机电系统的微小结构和信号处理电路,可以实现对物体运动状态的精确监测和控制。
三轴加速度传感器应用详解
三轴加速度传感器应用详解加速度传感器有两种:一种是角加速度传感器,是由陀螺仪改进过来的。
另一种就是线加速度传感器。
它也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。
现在,加速度传感器广泛应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域。
下面就举例几种应用场景,更好的认识加速度传感器。
三轴加速度传感器的应用1、车身安全、控制及导航系统中的应用加速度传感器已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊(Airbag)、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等。
目前车身安全越来越得到人们的重视,汽车中安全气囊的数量越来越多,相应对传感器的要求也越来越严格。
整个气囊控制系统包括车身外的冲击传感器(Satellite Sensor)、安置于车门、车顶,和前后座等位置的加速度传感器(G-Sensor)、电子控制器,以及安全气囊等。
电子控制器通常为16位或32位MCU,当车身受到撞击时,冲击传感器会在几微秒内将信号发送至该电子控制器。
随后电子控制器会立即根据碰撞的强度、乘客数量及座椅/安全带的位置等参数,配合分布在整个车厢的传感器传回的数据进行计算和做出相应评估,并在最短的时间内通过电爆驱动器(Squib Driver)启动安全气囊保证乘客的生命安全。
通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车安全要求。
该场合下电子稳定性控制系统(ESC)就能够通过修正驾驶员操作中的转向不足或过度转向,来控制车辆使其不偏离道路。
该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角,同时用一个低重力加速度传感器来测量横向加速度。
将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对,从而调整车辆转向以防止发生侧滑。
除了车身安全系统这类重要应用以外,目前加速度传感器在导航系统中的也在扮演重要角色。
三轴加速度传感器使用说明
三轴加速度传感器使用说明
三轴加速度传感器是一种常用的传感器,可以检测物体在三个方向的加速度变化,广
泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
下面是三轴加速度传感器的使用说明。
1.传感器安装
三轴加速度传感器应安装在所测物体上,通常采用固定装置固定在物体表面上。
传感
器应尽量避免受到较大的冲击和振动,以免造成误差。
安装前应先检查传感器是否完好、
灵敏度是否正确,定期检查和校准传感器。
2.传感器读数范围和分辨率
传感器的读数范围指传感器可以测量的最大和最小加速度,超出读数范围将会导致读
数异常。
分辨率指传感器可以测量的最小加速度变化,决定了传感器精度的高低。
要根据
需要选择合适的传感器,以确保读数范围和分辨率满足测量要求。
3.传感器输出信号类型
三轴加速度传感器通常有模拟输出和数字输出两种类型。
模拟输出信号为电压或电流,直接与模数转换器相连,可输出适于特定应用的模拟信号。
数字输出信号为数字信号,通
过串行或并行接口输出,可直接与微处理器和计算机连接。
4.传感器工作原理
三轴加速度传感器工作原理基于牛顿第二定律,即对物体施加的力等于其质量乘以加
速度。
传感器内部有微机械加速度计,通过检测加速度计受到的加速度来测量被测物体的
加速度。
该加速度计一般由质量块、弹簧、压电陶瓷等组成。
5.传感器应用场景。
三轴数字加速度传感器ADXL345技术资料(最新整理)
} 因为 ADXL335 输出的是模拟电压值,所以我们编写程序的时候只要采集输出电压就可以
了,当然要做一些工程项目,准确地测出具体数字的话还需要看一看相关的数据手册进行一 些编写。
下载完程序以后,我们打开串口调试窗口,可以看到窗口上显示我们测试到的数据。当 加速度改变的时候,相应的数字也会发生变化
writeRegister(POWER_CTL, 0x08); } void loop(){ readRegister(DATAX0, 6, values); x = ((int)values[1]<<8)|(int)values[0]; y = ((int)values[3]<<8)|(int)values[2]; z = ((int)values[5]<<8)|(int)values[4]; Serial.print(x, DEC); Serial.print(','); Serial.print(y, DEC); Serial.print(','); Serial.println(z, DEC); delay(10); } void writeRegister(char registerAddress, char value){ digitalWrite(CS, LOW); SPI.transfer(registerAddress); SPI.transfer(value); digitalWrite(CS, HIGH);
pinMode(a1,INPUT); pinMode(a2,INPUT); pinMode(a3,INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { x = analogRead(a1); y = analogRead(a2); z = analogRead(a3); Serial.print("x: "); Serial.print(x, DEC); Serial.print(" "); Serial.print("y: "); Serial.print(y, DEC); Serial.print(" "); Serial.print("z: "); Serial.println(z, DEC); delay(100);
三轴加速度传感器使用说明
三轴加速度传感器模块使用说明概述H48C三轴加速度传感器能测量在三个轴(X、Y、Z)方向上的±3g的加速度值,模块板载一个自动负载调节器,为H48C提供3.3V的电源,H48C输出的模拟信号(电压)由模块上的MCP3204(四通道,12-bit)读取并转换为数字信号输出。
特点●测量范围±3g(每个轴)●使用MEMS (微型机电系统) 技术,实现自动补偿●板载自动负载调节器,和高解析度的ADC●体积小巧:0.7" x 0.8" (17.8 mm x 20.3 mm)●工作温度范围广-25° to 75° C基本连线图H48C连接到C51上只需要直接选择任意三个脚连接连接即可,如图1图 1* 与单片机连接的引脚可以任意选择工作原理通过MEMS技术,和内置的补偿H48C加速度传感器通过MCP3204模数转换器实现同步输出,要获取指定轴加速度的值,实际上是读取指定轴的电压在通过下面的公式计算出加速度的值,公式如下:G = ((axis – vRef) / 4095) x (3.3 / 0.3663)在这个公式中axis和vRef表示通过AD转化得到的计数值,4095是一个12-bitADC的最大计数输出,3.3是H48C提供给内部的电压,0.3663是加速度1g的时候H48C输出的电压。
我们可以把公式简化成如下表达式。
G = (axis – vRef) x 0.0022引脚的定义以及说明(1)CLK 同步时钟输入(2)DIO 双向数据/从主机通信(3)Vss 电源地(0V)(4)Zero-G “自由落体”输出,高电平有效(5)CS\ 片选信号,低电平有效(6)Vdd 电源+5v标号说明最小典型最大单位V DD工作电压 4.5 5.0 5.5 V V SS地连接0 VI DD工作电流7 10 MaV IH高电压输入0.7 V DD V V IL低电压输入0.3 V DD V V OH高电压输出 4.1 V V OL低电压输出0.4 V采样率200 Sps ADC(MCP3204)分辨率12 Bit测量范围-3 +3 g敏感度366.3 mV/g精度10 %非线性度-2 +2 %工作温度范围-25 75 ℃Zero-G输出高电平 3.2 3.3 VZero-G输出延时 1 ms 确定H48C的X、Y、Z 轴如下图关于MCP3204Microchip 的MCP3204/3208 器件是具有片上采样和保持电路的12 位逐次逼近型模数(Analog-to-Digital,D)转换器。
三轴加速度传感器原理
三轴加速度传感器原理
三轴加速度传感器的工作原理是基于微电机共振的原理。
当受力加速度作用在测量质量上时,质量会发生微小的位移。
这个位移会导致微电机的震荡频率发生变化。
三轴加速度传感器通过测量微电机的震荡频率的变化来获取加速度的信息。
传感器的X轴、Y轴和Z轴传感器会通过一种叫做电容耦合的方法来测量位移。
在传感器中,三个传感器之间有一对平行的金属电极。
一个电极连接到外部电源的信号线上,另一个电极连接到微电机上。
当微小的质量位移时,电容的值会发生变化。
根据电容的变化,可以计算出物体在相应方向上的加速度。
此外,三轴加速度传感器还包含了一些其他的电子元件,如运放和ADC(模数转换器)等。
运放用于放大电容的变化信号,以便后续处理。
ADC将模拟信号转换为数字信号,以便传输和处理。
三轴加速度传感器广泛应用于许多领域,如移动设备、汽车、航空航天等。
例如,在移动设备中,三轴加速度传感器被用于检测设备的方向和运动,进而实现屏幕自动旋转、手势识别和游戏控制等功能。
在汽车中,它被用于惯性导航和碰撞检测等。
在航空航天中,它被用于飞行器的姿态控制和惯性导航。
总之,三轴加速度传感器利用微电机共振的原理测量质量位移,进而获得加速度信息。
它通过测量X、Y和Z轴方向上的加速度,可以提供全方向的加速度数据。
通过在多个领域的应用,三轴加速度传感器在提高设备功能性和性能方面发挥了重要作用。
三轴加速度传感器角度值转换原理
三轴加速度传感器角度值转换原理三轴加速度传感器是一种用于测量物体在三个方向上的加速度的设备。
它常用于机器人、移动设备和导航系统中,以确定物体的方向和位置。
这些传感器通常采用微电机来测量物体的加速度,并将其转换为数字信号进行处理。
在这篇文章中,我们将详细介绍三轴加速度传感器的角度值转换原理。
在数学上,加速度是速度的导数,而速度是位移的导数。
根据这个关系,可以将位移转换为加速度。
具体而言,传感器通过测量一段时间内的位移变化来计算加速度。
这通常通过使用微分方程来实现。
传感器测量到的加速度数据通常以数字形式进行处理。
在这种情况下,传感器输出的电信号首先通过一个模数转换器(ADC)转换为数字信号,然后可以进行进一步的处理。
ADC将电信号转换为一系列数字值,这些值代表了物体在每个轴上的加速度。
然后,可以使用一些算法将这些加速度值转换为物体的角度值。
这些算法通常基于三角几何和旋转矩阵的原理。
根据这些原理,可以通过测量物体在三个方向上的加速度来计算物体的角度值。
通过测量加速度值,可以计算出物体在每个轴上的加速度,并使用这些值来确定物体的角度。
在实际应用中,三轴加速度传感器的角度转换可能会受到一些误差和噪音的影响。
这些误差和噪音可以来自于传感器本身的不稳定性,也可以来自于物体本身的运动。
为了减小这些影响,通常需要采用一些滤波算法进行处理。
总结起来,三轴加速度传感器的角度值转换原理基于微电机的测量原理和数学的加速度计算原理。
传感器通过测量物体在每个轴上的加速度来计算物体的角度值,并将其转换为数字信号进行处理。
这些角度值可以用于确定物体的方向和位置,从而在许多应用中发挥重要作用。
为了减小误差和噪音的影响,通常需要采用一些滤波算法进行处理。
3轴陀螺仪传感器和3轴加速度传感器的工作原理
3轴陀螺仪传感器和3轴加速度传感器的工作原理三轴陀螺仪传感器和三轴加速度传感器是常见的惯性传感器,能够检测物体的角速度和加速度。
它们在许多领域如航空航天、导航、智能手机等中得到广泛应用。
本文将详细介绍三轴陀螺仪传感器和三轴加速度传感器的工作原理。
一、三轴陀螺仪传感器三轴陀螺仪传感器通过检测物体的角速度来测量物体的旋转运动。
其工作原理基于陀螺效应,即旋转物体在无外力作用时会有一个稳定的自转轴。
陀螺仪传感器利用了这个原理来检测自转轴的方向和角速度。
三轴陀螺仪传感器通常由三个相互垂直的敏感轴组成,分别为X轴、Y轴和Z轴。
每个轴上都包含一个陀螺仪传感器,用于测量相应轴的角速度。
在传感器内部,通常使用MEMS(微电子机械系统)技术构建微小的马达(如振荡陀螺仪)或者利用光学原理(如光纤陀螺仪)来测量角速度。
以MEMS陀螺仪传感器为例,其工作原理如下:在传感器中的微小马达内部有一个旋转的转子。
当传感器发生旋转时,转子会受到陀螺效应的影响,使得转子的旋转轴相对于固定结构发生偏转。
这个转子的偏转量被测量并转换成相应的电压信号。
通过测量在不同轴上的偏转量,可以得到物体在三个轴上的角速度。
二、三轴加速度传感器三轴加速度传感器用来测量物体在三个轴方向上的加速度。
其工作原理基于牛顿第二定律,即物体所受的合力等于物体的质量乘以加速度。
三轴加速度传感器通常由三个相互垂直的敏感轴组成,分别为X轴、Y轴和Z轴。
每个轴上都包含一个加速度传感器,用于测量相应轴的加速度。
在传感器内部,通常使用微机电系统(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)技术来构建微小的质量块(如微型弹簧质量块)或者利用电容变化原理来测量加速度。
以MEMS加速度传感器为例,其工作原理如下:在传感器内部有一个微小的振动质量块,其相对于传感器壳体可以自由移动。
当传感器受到加速度时,质量块会受到惯性力的作用而发生位移。
这个位移会导致传感器内部的一些物理量(如电容)发生变化。
三轴加速度传感器原理
三轴加速度传感器原理三轴加速度传感器是一种能够测量物体在三个轴向上加速度的传感器,它可以通过测量物体在三个方向上的加速度来确定物体的运动状态。
三轴加速度传感器的原理是基于牛顿第二定律,即物体的加速度与作用在物体上的合力成正比,与物体的质量成反比。
在本文中,我们将详细介绍三轴加速度传感器的原理及其应用。
三轴加速度传感器是由微机电系统(MEMS)技术制成的,它包括一个微型质量块和一组微型弹簧。
当物体发生加速度时,微型质量块会受到作用力而发生位移,微型弹簧则会产生相应的变形。
通过测量微型质量块和微型弹簧的位移或变形,就可以确定物体在三个轴向上的加速度。
三轴加速度传感器的工作原理是基于质量块和弹簧的振动频率的变化。
当物体受到加速度作用时,质量块和弹簧的振动频率会发生变化,通过测量这种变化就可以确定物体的加速度。
三轴加速度传感器可以测量物体在x、y、z三个轴向上的加速度,从而确定物体的运动状态。
三轴加速度传感器广泛应用于各种领域,如汽车电子、智能手机、运动追踪器等。
在汽车电子领域,三轴加速度传感器可以用于测量车辆的加速度、制动和转向状态,从而实现车辆稳定控制和防抱死系统。
在智能手机领域,三轴加速度传感器可以用于实现屏幕旋转、晃动检测和步数统计等功能。
在运动追踪器领域,三轴加速度传感器可以用于监测运动员的运动状态,从而实现运动数据的采集和分析。
总之,三轴加速度传感器是一种能够测量物体在三个轴向上加速度的传感器,它的工作原理是基于质量块和弹簧的振动频率的变化。
三轴加速度传感器广泛应用于汽车电子、智能手机、运动追踪器等领域,可以实现车辆稳定控制、智能手机功能和运动数据采集等功能。
通过对三轴加速度传感器的原理及应用的深入了解,可以更好地理解其在现代科技领域中的重要作用。
(完整版)三轴数字加速度传感器ADXL345技术资料
概述:ADXL345 是一款小而薄的超低功耗3 轴加速度计,分辨率高(13 位),测量范围达± 16g。
数字输出数据为16 位二进制补码格式,可通过SPI(3 线或4 线)或I2C 数字接口访问。
ADXL345 非常适合移动设备应用。
它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度,还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。
其高分辨率(3.9mg/LSB),能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。
该器件提供多种特殊检测功能。
活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。
敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。
自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。
这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。
正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32 级先进先出(FIFO)缓冲器,可用于存储数据,从而将主机处理器负荷降至最低,并降低整体系统功耗。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理,从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
ADXL345 采用3 mm × 5 mm × 1 mm,14 引脚小型超薄塑料封装。
对比常用的飞思卡尔的MMZ7260三轴加速度传感器,ADXL345,具有测量精度高、可以通过SPI或I2C 直接和单片机通讯等优点。
特性:超低功耗:VS= 2.5 V 时(典型值),测量模式下低至23uA,待机模式下为0.1μA 功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10 位固定分辨率全分辨率,分辨率随g 范围提高而提高,±16g 时高达13 位(在所有g 范围内保持4 mg/LSB 的比例系数)正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO 技术,可将主机处理器负荷降至最低。
单振/双振检测,活动/非活动监控,自由落体检测电源电压范围:2.0 V 至3.6 VI / O 电压范围:1.7 V 至VSSPI(3 线和4 线)和I2C 数字接口灵活的中断模式,可映射到任一中断引脚通过串行命令可选测量范围通过串行命令可选带宽宽温度范围(-40°C 至+85℃)抗冲击能力:10,000 g无铅/符合RoHS 标准小而薄:3 mm× 5 mm× 1 mm,LGA 封装模组尺寸:23*18*11mm(高度含插针高度应用:机器人控制、运动检测过程控制,电池供电系统硬盘驱动器(HDD)保护,单电源数据采集系统手机,医疗仪器,游戏和定点设备,工业仪器仪表,个人导航设备电路功能与优势ADXL345是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计,可以对高达±16 g的加速度进行高分辨率(13位)测量。
三轴加速度传感器工作原理
三轴加速度传感器工作原理三轴加速度传感器是一种基于微机电系统(MEMS)技术的传感器,可以测量物体在三个不同方向上的加速度。
它是现代电子设备中常见的一种传感器,可以被用于许多应用,如运动测量、自动导航系统、姿态控制,以及智能手表、智能手机等设备。
三轴加速度传感器主要由加速度感知器、信号处理器和输入/输出(I/O)接口组成。
在工作原理上,三轴加速度传感器与单轴加速度传感器类似,但使用了多个加速度传感器,能够同时测量三个方向上的加速度。
通常情况下,三轴加速度传感器使用MEMS技术来实现加速度的测量。
MEMS技术是指一种微小机器制造技术,使用这种技术可以在芯片上制造出微小的机电系统。
三轴加速度传感器中使用MEMS加速度感知器来测量物体在三个不同方向上的加速度。
感知器通常由微机电系统制造,由微小的弹簧和质量块组成。
当物体受到力的作用时,会导致微小的质量块相对于弹簧的运动。
这个运动会使质量块相对于感知器的固定部分发生微小移动,进而产生电信号。
这个电信号代表了物体在这个方向上受到的加速度大小。
为了实现三轴加速度传感器的工作,感知器需要在三个方向上安装。
每个感知器都需要应用一定的信号处理技术来转换为能够被读取的电信号。
信号处理器和I/O接口可以将三个方向的电信号进行合并,以实现对三轴加速度的测量。
为了充分发挥三轴加速度传感器的测量能力,需要对传感器进行校准。
校准的目的是消除传感器测量中的误差,确保测量结果的精度和准确性。
传感器校准可以通过多种方法实现,包括注入一个已知加速度信号、比较传感器读数和实际加速度测量值的差异等。
三轴加速度传感器原理
三轴加速度传感器原理三轴加速度传感器是一种能够测量物体在空间中加速度的传感器。
它可以同时测量物体在X轴、Y轴和Z轴方向上的加速度,并将这些加速度值转换为电信号输出。
三轴加速度传感器的工作原理主要基于质量和牛顿力学中的运动方程。
传感器内部包含一个微小的质量块(称为测量体),当物体受到外力作用时,测量体会产生与被测加速度成正比的惯性力。
这个惯性力会使测量体发生位移,并通过压电效应或电容效应等转换成电信号输出。
具体来说,传感器内部的测量体通常是由微机械系统(MEMS)工艺制成的微小质量块。
测量体的运动由多个微弹簧和阻尼器控制,以保证其在不同加速度下的准确测量。
为了实现对三个方向上的加速度进行测量,三轴加速度传感器通常采用一种称为微机械结构的设计。
在这种设计中,传感器内部包含三个相互垂直的加速度传感器,分别对应X轴、Y轴和Z轴。
每个加速度传感器都由一个或多个微弹簧和阻尼器组成,以确保测量体在各个方向上的准确测量。
当物体在某个方向上加速度发生变化时,相应方向上的加速度传感器会感应到这个变化,并产生相应的电信号输出。
这个电信号经过放大和滤波等处理后,可由外部电路进行进一步处理,以获得准确的加速度值。
三轴加速度传感器通常用于各种应用中,包括汽车安全系统、智能手机的屏幕旋转、运动追踪设备等。
其工作原理简单且可靠,使其成为测量和检测加速度的重要工具之一。
总结起来,三轴加速度传感器通过测量测量体受到的惯性力来检测物体在空间中的加速度。
其工作原理基于质量和牛顿力学原理,通过微机械结构设计实现对X 轴、Y轴和Z轴方向上的加速度进行测量。
通过简单的电信号转换和处理,可以得到物体在各个方向上的准确加速度值。
这种传感器在很多领域都有广泛应用,并在现代科技中发挥着重要作用。
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Three-axis acceleration sensor variable in capacitance under application of accelerationUnited States Patent 5383364Abstract:An acceleration sensor comprises an upper semiconductor substrate having a rigid frame, four deformable beams connected with the rigid frame, and a weight portion supported by the plurality of deformable beams, a lower semiconductor substrate bonded to the rigid frame, a plurality of movable electrodes attached to the weight portion, and electrically isolated from one another, and a plurality of stationary electrodes attached to the second semiconductor substrate, and opposite to the plurality of movable electrodes for forming a plurality of variable capacitors, and the center of gravity of the weight portion is spaced from a common neutral surface of the four beams for allowing acceleration to produce bending moment exerted on the four beams, thereby causing the variable capacitors to independently change the capacitance.Inventors:Takahashi, Masaji (Tokyo, JP)Kondo, Yuji (Tokyo, JP)Application Number:07/972537Publication Date:01/24/1995Filing Date:11/06/1992Export Citation:Click for automatic bibliography generationAssignee:NEC Corporation (Tokyo, JP)Primary Class:73/514.32Other Classes:73/514.34, 73/514.36, 361/280International Classes:G01P15/125; G01P15/18; (IPC1-7): G01P15/125Field of Search:73/517R, 73/517AV, 73/517B, 361/280View Patent Images:Download PDF 5383364 PDF helpUS Patent References:5243861 Capacitive type semiconductor accelerometer 1993-09-14 Kloeck et al. 735/17R 5134881 Micro-machined accelerometer with composite material springs 1992-08-04Henrionet al. 735/17R5095752 Capacitance type accelerometer 1992-03-17 Suzuki et al. 735/17B4736629 Micro-miniature accelerometer 1988-04-12 Cole 735/17R4483194 Accelerometer 1984-11-20 Rudolf 735/17R4345474 Electrostatic accelerometer 1982-08-24 Deval 735/17BPrimary Examiner:Noland, TomAssistant Examiner:Kwok, Helen C.Attorney, Agent or Firm:Sughrue, Mion, Zinn, Macpeak& SeasClaims:What is claimed is:1. An acceleration sensor comprising:a) a first semiconductor substrate having a rigid frame, a plurality of deformable beams connected with said rigid frame, and a weight portion supported by said plurality of deformable beams and having the center of gravity spaced from neutral planes of said plurality of deformable beams, the neutral plane being free from an extension and a shrinkage under a bending moment exerted on the deformable beam, wherein the bending moment is created by an acceleration being exerted on said weight portion resulting in the selective deformation of said plurality of deformable beams;b) a second semiconductor substrate bonded to said rigid frame, and substantially more rigid than said plurality of deformable beams;c) a plurality of movable electrodes attached to said weight portion; andd) a plurality of first stationary electrodes attached to said second semiconductor substrate, and opposite to said plurality of movable electrodes for forming a plurality of variable capacitors, the capacitances of said plurality of variable capacitors being independently measurable for determining the magnitudes of components of said acceleration.2. An acceleration sensor as set forth in claim 1, in which said acceleration sensor is associated with an orthogonal coordinate system having first and second axes on each of said neutral planes and a third axis passing through said center of gravity, said plurality of movable electrodes being located in the first to fourth quadrants defined by said first and second axes.3. An acceleration sensor as set forth in claim 1, in which further comprising: e) a plurality of second stationary electrodes attached to said second semiconductor substrate; and f) a pluralityof third stationary electrodes attached to said rigid frame in opposing relation to said plurality of second stationary electrodes for forming a plurality of fixed capacitors, said plurality of variable capacitors and said plurality of fixed capacitors being equal in capacitance while no acceleration is exerted on said weight portion.4. An acceleration sensor as set forth in claim 2, in which said plurality of deformable beams inwardly project from said rigid frame for supporting said weight portion inside said rigid frame.5. An acceleration sensor as set forth in claim 4, in which said plurality of deformable beams consists of first and second beams substantially aligned with said first axis, and third and fourth beams substantially aligned with said second axis.6. An acceleration sensor as set forth in claim 3, in which a differential voltage producing means and a calculating means are associated with said acceleration sensor, said differential voltage, producing means being coupled with said variable capacitors and said fixed capacitors for producing differential voltages on the basis of variation of the capacitances of said plurality of variable capacitors with respect to the capacitances of said plurality of fixed capacitors when acceleration is exerted on said weight portion, said calculating means being operative to determine the magnitudes of components of said acceleration from said differential voltages, said components of said acceleration being respectively directed to three axes of an orthogonal system.7. An acceleration sensor as set forth in claim 6, in which said differential voltage producing means and said calculating means are integrated with said plurality of variable capacitors and said plurality of fixed capacitors.8. An acceleration sensor as set forth in claim 7, in which one of said movable electrodes and said first stationary electrodes are replaced with a single electrode opposite to the other of said movable electrodes and said first stationary electrodes.Description:FIELD OF THE INVENTIONThis invention relates to a three-axis acceleration sensor and, more particularly, to a three-axis acceleration sensor of the type using variable capacitors formed in substrates.DESCRIPTION OF THE RELATED ARTThe three-axis acceleration sensor finds a wide variety of application such as, for example, cars, aircraft, boats, robots, industrial equipments and measuring instruments. The three-axis acceleration sensor is expected to detect three components in the orthogonal axes, and a typical example of the three-axis acceleration sensor is equipped with strain gauges attached to cantilever plates. When acceleration is exerted on the cantilever plates, the cantilever plates are deformed, and the strain gauges convert the deformations into electric signals respectivelyindicative of the components of the acceleration.Another prior art acceleration sensor is fabricated on a silicon substrate, and the semiconductor acceleration sensors are disclosed in Japanese Patent Application laid-open Nos. 63-266358 and 63-266329. The semiconductor acceleration sensor has a weight and a beam formed through etching process, and dopant impurities are diffused into the beam so that a piezoelectric resistor is formed therein. When acceleration is exerted on the weight, the beam and, accordingly, the piezoelectric resistor are deformed. As a result, the piezoelectric resistor varies the resistance, and a component of the acceleration is taken out as a voltage signal.However, the prior art three-axis acceleration sensor using the strain gauges has a problem in complex structure because of the three cantilever plates and the strain gauges attached thereto, and is hardly miniaturized. The semiconductor acceleration sensor is desirable in view of miniaturization. However, the resistivity of the piezoelectric resistor is variable with temperature, and the value measured by the semiconductor acceleration sensor is less reliable. If a compensating circuit is coupled with the semiconductor acceleration sensor, the variation of the resistivity is compensated, and the compensation circuit enhances the reliability of the measured value. However, the compensating circuit is complex and expensive, and the total acceleration sensor system is not so attractive.SUMMARY OF THE INVENTIONIt is therefore an important object of the present invention to provide a three-axis acceleration sensor which is simple in structure and small in temperature dependency.To accomplish the object, the present invention proposes to exert acceleration on a weight for changing relative relation between movable electrodes and stationary electrodes, thereby changing capacitances of variable capacitors.In accordance with the present invention, there is provided an acceleration sensor comprising: a) a first semiconductor substrate having a rigid frame, a plurality of deformable beams connected with the rigid frame, and a weight portion supported by the plurality of deformable beams and having the center of gravity spaced from neutral surfaces of the plurality of deformable beams; b) a second semiconductor substrate bonded to the rigid frame, and substantially rigid in comparison with the plurality of deformable beams; c) a plurality of movable electrodes attached to the weight portion; and d) a plurality of first stationary electrodes attached to the second semiconductor substrate, and opposite to the plurality of movable electrodes for forming a plurality of variable capacitors, the capacitances of the plurality of variable capacitors being independently measurable.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGSThe features and advantages of the semiconductor three-axis acceleration sensor according to the present invention will be more clearly understood from the following description taken inconjunction with the accompanying drawings in which:FIG. 1 is a plan view showing the arrangement of a three-axis acceleration sensor according to the present invention;FIG. 2 is a cross sectional view taken along line A--A of FIG. 1 and showing the structure of the three-axis acceleration sensor;FIG. 3A is a cross sectional view taken along line A--A and showing deformation of beams of the three-axis acceleration sensor when acceleration is exerted on a weight in the direction of Z axis;FIG. 3B is a cross sectional view taken along line A--A and showing deformation of the beams when acceleration is exerted on the weight in the direction of X axis;FIG. 3C is a cross sectional view taken along line B--B and showing deformation of the beams when acceleration is exerted on the weight in the direction of Y axis;FIG. 4 is a block diagram showing a differential voltage detecting circuit and a calculation unit associated with the acceleration sensor;FIG. 5 is a cross sectional view showing a part of another three-axis acceleration sensor according to the present invention; andFIG. 6 is a cross sectional view showing the structure of yet another acceleration sensor according to the present invention.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTSFirst EmbodimentReferring first to FIGS. 1 and 2 of the drawings, a three-axis acceleration sensor embodying the present invention is fabricated on lower and upper silicon substrates 1 and 2 bonded to each other by using adhesive films 3. The lower silicon substrate 1 is partially etched away so that rectangular hollow spaces 4a and 4b are formed between the lower and upper silicon substrates 1 and 2. Four stationary electrodes 5a, 5b, 5c and 5d are provided on the lower silicon substrate 1, and are exposed to the rectangular hollow space 4a. Furthermore, four stationary electrodes 6a, 6b, 6c and 6d are formed on the lower silicon substrate 1 in such a manner as to be exposed to the rectangular hollow space 4b.Angle shaped moats 2a, 2b, 2c and 2d are formed in the upper surface portion of the upper silicon substrate 2 through the etching process, and define a weight 2e supported by four beams 2f, 2g, 2h and 2i. The weight is shaped into a hexahedron, and the upper and lower surfaces are generally rectangular. The center of gravity of the weight 2e is labeled with CG in FIG. 2, and one of the orthogonal three axes Z virtually passes through the center of gravity CG, and the otheraxes are assumed to be on the common neutral surface 2j of the beams 2f to 2e. The center of gravity CG is spaced apart from the origin OG of the coordinate axes X, Y and Z and, accordingly, from the neutral surface 2j, and bending moment is exerted on every beam 2f to 2i when acceleration is applied to the weight 2e. The remaining portion outside the moats 2a to 2d serves as a rigid frame 2k, and the weight 2e is coupled through the beams 2f to 2i with the rigid frame 2k.The lower surface portion of the upper silicon substrate 2 is oxidized, and a silicon oxide film 2m covers the lower surface of the upper silicon substrate 2. However, the silicon oxide film may be deposited over the lower surface of the upper silicon substrate 2, and other insulating substance is available. Four movable electrodes 7a, 7b, 7c and 7d are attached to the silicon oxide film 2m on the lower surface of the weight 2e in opposing relation to the stationary electrodes 5a to 5d. As will be better seen from FIG. 1, the movable electrodes 7a to 7d are arranged in such a manner as to be in the first to fourth quadrants of the X-Y coordinate system. Furthermore, stationary electrodes 8a, 8b, 8c and 8d are attached to the silicon oxide film 2m on the lower surface of the rigid frame 2k in such a manner as to be in opposing relation to the stationary electrodes 6a to 6d, and the movable electrodes 7a to 7d and the stationary electrodes 8a to 8d are identical in geometry as well as in dimensions with one another. The stationary electrodes 5a to 5d are spaced from the movable electrodes 7a to 7d in the direction of Z axis, and the stationary electrodes 5a to 5d and the movable electrodes 7a to 7d form in combination variable capacitors 9a, 9b, 9c and 9d electrically isolated from one another. Similarly, the stationary electrodes 8a to 8d are spaced apart from the stationary electrodes 6a to 6d, and the stationary electrodes 8a to 8d and the associated stationary electrodes 6a to 6d form in combination fixed capacitors 10a, 10b, 10d and 10d also electrically isolated from one another. While any acceleration is not exerted on the weight 2e, each of the variable and fixed capacitors 9a to 9d and 10a to 10d has "standard capacitance CO". When bending moment deforms the beams 2f to 2i, the capacitance of each variable capacitor 9a to 9d is varied as described hereinbelow. However, the each fixed capacitor 10a to 10d maintains the capacitance thereof even if acceleration causes the weight 2e to deform the beams 2f to 2e.Description is hereinbelow made on principle of detecting components of acceleration with reference to FIGS. 3A to 3C. First, if acceleration AZ is exerted on the weight 2e in the direction of Z axis only as shown in FIG. 3A, the weight 2e downwardly moves, and the movable electrodes 7a to 7d become closer to the associated stationary electrodes 5a to 5d, and all of the variable capacitors 9a to 9d increase the capacitances thereof from the standard capacitance CO.When acceleration AX is exerted on the weight in the direction of X axis as shown in FIG. 3B, the weight 2e rotates in the clockwise direction on the virtual plane defined by X and Z axes, and bending moment deforms the beams 2g and 2e. The movable electrodes 7b and 7c increase the gaps from the associated stationary electrodes 5b and 5c, and the other movable electrodes 7a and 7d become closer to the associated stationary electrodes 5a and 5d. As a result, the variable capacitors 9b and 9c decrease the capacitances from the standard capacitance CO, and the other variable capacitors 9a and 9d increase the capacitances CO from the standard capacitance VO.Finally, if acceleration AY is exerted on the weight 2e in the direction of Y axis, the weight 2e rotates in the clockwise direction on the virtual plane defined by Y and Z axes, and the movable electrodes 7a and 7b become more distant from the associated stationary electrodes 5a and 5b. However, the other movable electrodes 7c and 7d become closer to the associated stationary electrodes 5c and 5d. As a result, the variable capacitors 9c and 9d increase the capacitances thereof, and the other variable capacitors 9a and 9b decrease the capacitances thereof.Thus, the variable capacitors 9a to 9d selectively increase and/or decrease the capacitances depending upon the direction of the component, and the variation of the capacitances depend on the magnitude of acceleration. Table 1 summarizes the relation between the direction and the variation of capacitance.TABLE 1______________________________________Variable Capacitor Component 9d (C1) 9a (C2) 9b (C3) 9c (C4)______________________________________AX + + - -AY + - - +AZ + + + +______________________________________In Table 1, the positive sign and the negative sign are respectively indicative of increase and decrease in capacitance, and C1, C2, C3 and C4 respectively stand for the capacitances of the variable capacitors 9d, 9a, 9b and 9c.As shown in FIG. 4, the variable capacitors 9a to 9d and the fixed capacitors 10a to 10d are coupled with a switching element array 21, and the switching elements are selectively shifted between on-state and off-state for a switched capacitor array so that a differential voltage detecting unit 22 determines differential voltage on the basis of difference between each capacitance C1, C2, C3 or C4 and the standard capacitance CO of the associated fixed capacitor 10d, 10a, 10b and 10c. Each of the differential voltages is supplied to an analog-to-digital converter 23, and the analog-to-digital converter 23 produces digital signals respectively indicative of the differential voltages. The digital signals are supplied to a microprocessor unit 24, and the microprocessor unit 24 determines the orthogonal components of acceleration in the directions of X, Y and Z axes through the following calculation.Namely, acceleration exerted on the weight 2e is usually broken down into a first component in the direction of X axis, a second component in the direction of Y axis and a third component in the direction of z axis. Every component causes the variable capacitors 9a to 9d to vary the capacitances C1 to C4 as described in Table 1, and each differential voltage contains parts of the three orthogonal components. Therefore, the first to third components are calculated through adding or subtraction as shown in Table 2 where V1, V2, V3 and V4 are indicative of the differential voltages produced from the capacitances C1 to C4.The first to third components thus calculated are represented by three output data signals OUT1, OUT2 and OUT3, and the three output data signals OUT1 to OUT3 are supplied from the microprocessor unit 24 to three output data pins PN1, PN2 and PN3, respectively.TABLE 2______________________________________Direction of Component Calculation______________________________________AX V1 - V3AY V4 - V2AZ V2 + V3______________________________________In this instance, the switching element array 21 and the differential voltage detecting unit 22 as a whole constitute a differential voltage signal producing means 25, and the analog-to-digital converter 23 and the microprocessor unit 24 form in combination a calculating means 26. The differential voltage signal producing means 25 and the component calculating means 26 are integrated on the lower and upper silicon substrates 1 and 2 together with the variable and fixed capacitors 9a to 9d and 10a to 10d.As will be understood from the foregoing description, the four variable capacitors 9a to 9d accompanied with the single weight 2e allow the differential voltage signal producing means 25 and the component calculating means 26 to break down acceleration into the three orthogonal components, and the variable capacitors 9a to 9d are less affected by temperature. Moreover, the variable and fixed capacitors 9a to 9d and 10a to 10d are miniaturized through semiconductor technologies, and a miniaturized and reliable three-axes acceleration sensor is realized in accordance with the present invention.Second EmbodimentTurning to FIG. 5 of the drawings, an essential part of another acceleration sensor embodying the present invention is fabricated on lower and upper semiconductor substrate 31 and 32 bonded to each other by using adhesive films 33. FIG. 5 only shows four variable capacitors 34 associated with a weight portion 32a supported by four beam portions 32b. Though not shown in the drawings, the variable capacitors 34 are associated with four fixed capacitors as similar to the first embodiment.The four variable capacitors are implemented by four movable electrodes 34a and four stationary electrodes 34b, and the movable electrodes 34a are slightly spaced from the four stationary electrodes 34b, respectively. In this instance, the stationary electrodes 34b are provided on an insulating film 35, and are electrically isolated from one another.The acceleration sensor implementing the second embodiment further comprises an additional weight 36 stacked on the weight portion 32a, and the weight portion 32a and the additionalweight 36 as a whole constitute a weight 37. The additional weight 36 causes the center of gravity of the weight 37 to be upwardly moved from the center of gravity of the weight portion 32a, and allows larger moment to be exerted on the beam portions 32b. In other words, the additional weight 36 increases the weight as well as the distance between the neutral surface and the center of gravity, and force produced from acceleration produces larger moment. With the large moment, the beam portions 32b are widely deformed, and the variable capacitors 34 also widely vary the capacitances thereof. This results in high sensitivity of the acceleration sensor.Third EmbodimentTurning to FIG. 6 of the drawings, an essential part of yet another acceleration sensor is fabricated on lower and upper semiconductor substrates 41 and 42, and fixed capacitors are deleted from FIG. 6. Variable capacitors comprises movable electrodes 43 and a common counter electrode 44, and the common counter electrode 44 is implemented by an impurity region opposite in conductivity type to the lower semiconductor substrate 41. A weight portion and deformable beam portions are labeled with 42a and 42b.Although particular embodiments of the present invention have been shown and described, it will be obvious to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the movable electrodes 7a to 7d and the stationary electrodes 8a to 8d may be implemented by respective impurity regions forming p-n junctions with the upper semiconductor substrate 2, and the movable electrodes 43 may be merged instead of the common stationary electrode 44. Moreover, the differential voltage signal producing means 25 and the component calculating means may be separated from the variable capacitors 9a to 9d and the fixed capacitors 10a to 10d.。