实验用的加速度计替代品

文章摘要： 压电片在电子产品商店中常见。这些元件主要用做低价的喇叭和发音器(例如烟雾警告器，汽车警报等等)的元件。典型的压电片是一直径约一英寸，由黄铜或其他非铁金属制作的。放置在压电片一面的是由压电晶体制成的陶制材料。当电压施加在压电片上时，正是这些晶体在振动。大部分压电片已焊接好两个金属导线，所以很容易接到电路上。 1．构造压电片加速度计 在供电状态下，在铁球或其他重物的帮助下使压电片产生机械能。把球或重物放在片上，陶瓷面向上，把球缚牢在适当的位置上，使之不会滚动或从片上跌落下来。把压电片的输出连到反应快速的电压表或示波器上。把片快速地举上举下，就会看到压电片波动的电压输出，可能是一或二伏。

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    压电片在电子产品商店中常见。这些元件主要用做低价的喇叭和发音器(例如烟雾警告器，汽车警报等等)的元件。典型的压电片是一直径约一英寸，由黄铜或其他非铁金属制作的。放置在压电片一面的是由压电晶体制成的陶制材料。当电压施加在压电片上时，正是这些晶体在振动。大部分压电片已焊接好两个金属导线，所以很容易接到电路上。

  1．构造压电片加速度计

  在供电状态下，在铁球或其他重物的帮助下使压电片产生机械能。把球或重物放在片上，陶瓷面向上，把球缚牢在适当的位置上，使之不会滚动或从片上跌落下来。把压电片的输出连到反应快速的电压表或示波器上。把片快速地举上举下，就会看到压电片波动的电压输出，可能是一或二伏。压电片移动得越快，电压变化得越大。

    同样重要的，可以注意到电压变化的极性决定于移动的方向。当向上移动时，压电片的输出是正电压，当向下移动时是负电压。

    制作加速度计时，既可以把压电片放置在单独的传感器板上也可以直接放在机器人上。作为感知水平运动的加速度计，压电片要安在竖直位置，虽然这样会降低灵敏度，因为球或重物正被重力拉开压电片。要确保缚球的带子是可靠的。你可以构造一个更可靠的紧固机构，如把压电片和球或重物放入闭合箱中。可截取合适大小的35毫米胶片，或塑胶“窃听器箱”(象泡泡糖机中得到的那种)都是很好的选择。

    像正规的加速度计一样，可用压电片加速度计检测摆动和震动。突然的摇晃——像机器人撞到某物上——压电片的输出会产生异常的变化。把这个加速度计连到机器人大脑上时，此信息可用来判定机器人行动的合适路线。

  2．压电片加速度计的局限

    尽管压电片可制成便宜易用的加速度计，还是有局限性的。这里有几个问题需要考虑：

    (1)压电片只能测量运动的变化，因为它本身是交流设备。一旦压电片运动稳定了，输出电压会跌落到极小状态。因为重力的作用像恒定的直流信号，这就意味着将压电片用做倾角传感器不容易。

    (2)压电片的输出很容易超过微机，微控制器或其他接口电子元件的输入电压。如果压电片受到剧烈碰撞的打击，电压输出会轻易超过20，50甚至100伏特。因此，你必须装一个稳压二极管来箝制电压。

    (3)选择一个电压与所用的接口的输入电压相匹配的稳压二极管。例如，如果接口电压是5Vdc，可用5．1伏电压的稳压管。

    (4)压电片基本上是一电容器，所以它存储过去充入的电荷。你可通过在压电片的输出端并联50k到250k电阻来降低电容充电的作用(这会有助于“泄放”电荷)。你也可以把压电片输出馈给线性放大器。