Datenblatthandbuch zum Beschleunigungsmesser ADXL345: Pinbelegung, Blockdiagramm, Spezifikationen

Der digitale 3-Achsen-Beschleunigungsmesser ADXL345 basiert auf fortschrittlicher MEMS-Technologie und bietet eine genaue digitale Ausgabe zur Erkennung von Neigungs-, Bewegungs-, Vibrations-, Stoß- und Freifallereignissen.In diesem Artikel werden die ADXL345-Pin-Konfiguration, das Blockdiagramm, Varianten, technische Spezifikationen, Funktionen, Anwendungsschaltung, Achsenempfindlichkeit und mehr erläutert.

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ADXL345 3-Achsen-Digital-Beschleunigungsmesser Basic

Die ADXL345 3-Achsen-Digital-Beschleunigungsmesser ist ein kompakter Bewegungssensor, der die Beschleunigung in drei Richtungen misst: X, Y und Z. Er nutzt MEMS-Technologie, um sowohl Bewegung als auch Neigung zu erkennen, sodass elektronische Systeme Positions- und Bewegungsänderungen verstehen können.Da es digitale Daten ausgibt, kann es problemlos über I2C- oder SPI-Kommunikationsschnittstellen mit Mikrocontrollern verbunden werden.

Dieser Sensor kann statische Beschleunigungen wie die Schwerkraft zur Neigungsmessung sowie dynamische Beschleunigungen erfassen, die durch Vibrationen, Stöße oder plötzliche Bewegungen verursacht werden.Aufgrund seiner geringen Größe und seines geringen Stromverbrauchs eignet es sich ideal für tragbare Geräte, Robotik, industrielle Überwachung und eingebettete Systemprojekte.

Mit integrierten Bewegungserkennungsfunktionen und flexiblen Konfigurationsoptionen wird der ADXL345 häufig in intelligenten Geräten und Steuerungssystemen eingesetzt.Wenn Sie am Kauf des digitalen 3-Achsen-Beschleunigungsmessers ADXL345 interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

CAD-Modelle des digitalen Beschleunigungsmessers ADXL345

Beschreibung der Pinbelegung des ADXL345

Pin Nein.	Pin Name	Beschreibung
1	VDD-E/A	Digital Schnittstelle Versorgungsspannung.Legt den Logikpegel für die SPI/I²C-Kommunikation fest.
2	GND	Boden Referenz.
3	RESERVIERT	Reservierter Pin. Sollte nicht angeschlossen werden.
4	GND	Boden Referenz.
5	GND	Boden Referenz.
6	VS	Hauptstrom Versorgungseingang (2,0 V bis 3,6 V).
7	CS	Chipauswahl (SPI Modus).Muss für den I²C-Modus hoch sein.
8	INT1	Ausgabe unterbrechen 1. Konfigurierbar für Bewegungsereignisse.
9	INT2	Ausgabe unterbrechen 2. Konfigurierbar für Bewegungsereignisse.
10	NC	Keine Verbindung. Nicht verbunden lassen.
11	RESERVIERT	Reservierter Pin. Sollte nicht angeschlossen werden.
12	SDO / ALT ADRESSE	SPI-Datenausgabe (MISO) oder I²C-Adresse auswählen.
13	SDA / SDI / SDIO	I²C-Datenleitung bzw SPI-Dateneingabe/-ausgabe.
14	SCL / SCLK	I²C-Taktleitung oder SPI-Takteingang.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• ADXL343

• ADXL346

• ADXL335

• ADXL377

• LIS3DH

• LIS2DH12

• MPU6050

• BMA280

• MMA8452Q

• KXTJ3-1057

ADXL345-Blockdiagramm

Das ADXL345-Blockdiagramm zeigt, wie Bewegung gemessen und in digitale Ausgangsdaten umgewandelt wird.Der Prozess beginnt am 3-Achsen-Sensor, der die Beschleunigung entlang der X-, Y- und Z-Achse erkennt.Die winzige mechanische Sensorstruktur reagiert auf Bewegung oder Schwerkraft und das Signal wird an die Sensorelektronik gesendet, wo es aufbereitet und zur Umwandlung vorbereitet wird.

Anschließend durchläuft das Signal den ADC (Analog-Digital-Wandler), der das analoge Beschleunigungssignal in digitale Daten umwandelt.Der digitale Ausgang wird dann von einem digitalen Filter verarbeitet, um Rauschen zu entfernen und die Messgenauigkeit zu verbessern.Dies trägt dazu bei, stabile und zuverlässige Beschleunigungswerte sicherzustellen.

Die verarbeiteten Daten können vorübergehend im integrierten 32-stufigen FIFO-Puffer gespeichert werden, wodurch die Notwendigkeit einer ständigen Kommunikation mit dem Mikrocontroller reduziert wird.Der Steuer- und Unterbrechungslogikblock verwaltet Bewegungserkennungsfunktionen wie Tippen, Aktivität, Inaktivität und freier Fall und sendet Warnungen über die Pins INT1 oder INT2.

Schließlich ermöglicht die serielle I/O-Schnittstelle (SPI oder I²C) dem Mikrocontroller, Beschleunigungsdaten zu lesen und das Gerät zu konfigurieren.Der Energieverwaltungsblock steuert den Energieverbrauch, um einen niedrigen Stromverbrauch aufrechtzuerhalten.

ADXL345 Verschiedene Varianten

Modell	Schnittstelle	Messung Reichweite	Auflösung	Paket	Betrieb Spannung	Unterschiede
ADXL345BCCZ	I²C / SPI	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g	Bis zu 13-Bit (Volle Auflösung)	14-Kanal-LGA (3×5×1 mm)	2,0 V – 3,6 V	Kommerziell Temperaturgrad
ADXL345BCCZ-RL	I²C / SPI	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g	Bis zu 13-Bit	14-Kanal-LGA	2,0 V – 3,6 V	Band und Rolle Verpackung
ADXL345BCCZ-RL7	I²C / SPI	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g	Bis zu 13-Bit	14-Kanal-LGA	2,0 V – 3,6 V	Große Rolle Verpackungsmöglichkeit
ADXL345BCPZ	I²C / SPI	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g	Bis zu 13-Bit	14-Kanal-LGA	2,0 V – 3,6 V	Industriell Temperaturgrad

Technische Daten des ADXL345

Parameter	Spezifikation
Sensortyp	3-Achsen-Digital Beschleunigungsmesser
Messung Reichweite	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g
Auflösung	10-Bit (fest) / Bis zu 13-Bit (volle Auflösung)
Empfindlichkeit	~4 mg/LSB (Vollauflösungsmodus)
Ausgabedatenrate	0,1 Hz bis 3200 Hz
Schnittstelle	I²C und SPI (3-Draht / 4-Draht)
Versorgungsspannung (VS)	2,0 V bis 3,6 V
E/A-Spannung (VDD E/A)	1,7 V bis VS
Betrieb Aktuell	~23 µA (Messmodus, typisch)
Standby-Strom	~0,1 µA (typisch)
Betrieb Temperaturbereich	–40°C bis +85°C
Schocküberleben	10.000 g
FIFO-Puffer	32-stufiges FIFO
Pakettyp	14-Kanal-LGA
Paket Abmessungen	3 mm × 5 mm × 1 mm
Compliance	Bleifrei / RoHS Konform

ADXL345 Umfangreiche Funktionen

• Ultra-Low-Power-Betrieb – Verbraucht nur 23 µA im Messmodus und 0,1 µA im Standby-Modus (typisch bei 2,5 V), ideal für batteriebetriebene Geräte.

• Automatische Leistungsskalierung mit Bandbreite – Der Stromverbrauch passt sich automatisch an die ausgewählte Bandbreite an, um die Effizienz zu optimieren.

• Vom Benutzer wählbare Auflösung – Unterstützt eine feste 10-Bit-Auflösung oder den Vollauflösungsmodus.

• Vollauflösungsmodus (bis zu 13 Bit bei ±16 g) – Die Auflösung steigt mit dem Messbereich, während der Skalierungsfaktor über alle Bereiche hinweg konsistent bleibt.

• Wählbare Messbereiche – Programmierbare Bereiche von ±2 g, ±4 g, ±8 g und ±16 g über seriellen Befehl.

• Eingebetteter FIFO-Speicher (32-stufiger Puffer) – Speichert Daten intern, um die Arbeitsbelastung des Mikrocontrollers zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern.

• Single-Tap- und Double-Tap-Erkennung – Erkennt Tippgesten in jede Richtung.

• Aktivitäts- und Inaktivitätserkennung – Überwacht Bewegung oder Bewegungsmangel mithilfe programmierbarer Schwellenwerte.

• Free-Fall-Erkennung – Erkennt plötzliche Fallereignisse.

• Flexible Interrupt-Zuordnung – Bewegungsereignisse können jedem Interrupt-Ausgangspin zugewiesen werden.

• SPI-Schnittstelle (3-Draht und 4-Draht) – Unterstützt flexible digitale Hochgeschwindigkeitskommunikation.

• Digitale I²C-Schnittstelle – kompatibel mit Standard-Zweidraht-Kommunikationssystemen.

• Einstellbare Bandbreite – Die Bandbreite kann über serielle Befehle entsprechend den Anwendungsanforderungen ausgewählt werden.

• Großer Versorgungsspannungsbereich (2,0 V bis 3,6 V) – Geeignet für Niederspannungssysteme.

• I/O-Spannungsbereich (1,7 V bis Vs) – Unterstützt flexible Logikpegelkompatibilität.

• Großer Betriebstemperaturbereich (–40 °C bis +85 °C) – Zuverlässig in industriellen Umgebungen.

• Hohe Schockfestigkeit (10.000 g) – Entwickelt, um extremen mechanischen Stößen standzuhalten.

• Bleifrei / RoHS-konform – Umweltfreundliche Materialien.

• Kompaktes LGA-Gehäuse (3 mm × 5 mm × 1 mm) – Kleines und dünnes Design für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.

ADXL345-Anwendungsschaltung

Die ADXL345-Anwendungsschaltung zeigt, wie der Beschleunigungsmesser für einen ordnungsgemäßen Betrieb mit einem Mikrocontroller verbunden ist.Der VS-Pin ist mit der Hauptstromversorgung verbunden, während VDD I/O die digitale Kommunikationsschnittstelle mit Strom versorgt.Kleine externe Kondensatoren (CS und CIO) werden in der Nähe dieser Versorgungspins platziert, um die Spannung zu stabilisieren und Rauschen zu reduzieren, wodurch genaue Beschleunigungsmessungen gewährleistet werden.

Der GND-Pin wird mit der Systemmasse verbunden, um den Stromkreis zu vervollständigen.Die Kommunikation mit dem Mikrocontroller erfolgt entweder über die SPI- (3-Draht- oder 4-Draht-) oder I²C-Schnittstelle.Die Pins SCL/SCLK, SDA/SDI/SDIO und SDO/ALT ADDRESS werden für Daten- und Taktsignale verwendet.Der CS-Pin wählt den SPI-Modus;wenn es hoch ist, arbeitet das Gerät im I²C-Modus.

Die Pins INT1 und INT2 stellen Interrupt-Ausgänge bereit.Dadurch kann der Sensor Ereignisse wie Bewegung, Klopferkennung oder freien Fall ohne kontinuierliche Abfrage direkt an den Mikrocontroller melden, was die Systemeffizienz verbessert und den Stromverbrauch senkt.

ADXL345 Achsen der Beschleunigungsempfindlichkeit

Der ADXL345 misst die Beschleunigung entlang dreier senkrechter Achsen mit der Bezeichnung X, Y und Z. Diese Achsen definieren die Empfindlichkeitsrichtung des Sensors.Bei einer Beschleunigung entlang einer dieser Achsen erhöht oder verringert sich der entsprechende Ausgangswert je nach Bewegungsrichtung.Eine positive Beschleunigung entlang einer Achse führt zu einem positiven Messwert, während eine Beschleunigung in die entgegengesetzte Richtung zu einem negativen Messwert führt.

Das Diagramm zeigt auch, wie sich die Schwerkraft auf die Leistung auswirkt, wenn das Gerät stillsteht.Da die Schwerkraft etwa 1 g beträgt, führt die flache Platzierung des Sensors mit der Oberseite nach oben zu etwa +1 g auf der Z-Achse und 0 g auf der X- und Y-Achse.Wenn das Gerät auf den Kopf gestellt wird, zeigt die Z-Achse etwa −1 g an.Wenn Sie das Gerät so drehen, dass eine Seite nach unten zeigt, wird der 1-g-Wert auf die entsprechende X- oder Y-Achse verschoben.

Diese Ausrichtungsreaktion ermöglicht es dem ADXL345, Neigung, Neigung und Position relativ zur Schwerkraft zu erkennen.

ADXL345 Anwendungen und Verwendungen

• Neigungserkennung

• Bewegungserkennung

• Freifallerkennung

• Tipp- und Doppeltipp-Erkennung

• Vibrationsüberwachung

• Tragbare Geräte

• Gaming-Controller

• Robotiksysteme

• Smartphones und Tablets

• Drohnen- und UAV-Stabilisierung

• Stoßerkennungssysteme

• Datenprotokollierungssysteme

Vergleich: ADXL345 vs. MPU6050

Funktion	ADXL345	MPU6050
Hersteller	Analoge Geräte	InvenSense (TDK)
Sensortyp	3-Achsen Beschleunigungsmesser	3-Achsen Beschleunigungsmesser + 3-Achsen-Gyroskop
Grade von Freiheit	3 DOF	6 DOF
Beschleunigungsmesser Reichweite	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g	±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g
Gyroskop	Nicht verfügbar	±250, ±500, ±1000, ±2000 °/s
Auflösung	Bis zu 13-Bit (volle Auflösung)	16-Bit-ADC
Digitaler Ausgang	Ja	Ja
Schnittstelle	I²C, SPI (3-Draht/4-Draht)	Nur I²C
Betrieb Spannung	2,0 V – 3,6 V	2,3 V – 3,4 V
Typischer Strom Verbrauch	~23 µA (Messmodus)	~3,9 mA (typisch)
Standby-Strom	~0,1 µA	~5 µA
FIFO-Puffer	32-stufiger FIFO	1024-Byte-FIFO
Unterbrechungsstifte	2 (INT1, INT2)	1 Unterbrechung
Bewegungserkennung Funktionen	Tippen, Doppeltippen, Freier Fall, Aktivität/Inaktivität	Bewegung Interrupt, Nullbewegungserkennung
Betrieb Temperatur	–40°C bis +85°C	–40°C bis +85°C
Schocküberleben	10.000 g	Niedriger als ADXL345 (nicht für extreme Stöße ausgelegt)
Paket	14-Kanal-LGA (3×5×1 mm)	24-poliges QFN
Am besten für	Bewegung mit geringem Kraftaufwand Erkennung, Neigungserkennung	Orientierung Tracking, Bewegungs- und Rotationserkennung
Energieeffizienz	Sehr geringe Leistung	Höhere Macht Verbrauch

Mechanische Abmessungen

Hersteller

Analog Devices fertigt den ADXL345 mithilfe fortschrittlicher MEMS-Fertigungstechnologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) in Kombination mit präziser CMOS-Signalverarbeitung.Das Unternehmen integriert die mikroskopisch kleine mechanische Sensorstruktur und die Analog-Digital-Schaltung auf einem einzigen Chip, um hohe Genauigkeit, geringes Rauschen und stabile Leistung zu gewährleisten.Analog Devices verfügt über umfassendes Fachwissen in den Bereichen Fertigung, Verpackung und Kalibrierung auf Waferebene und sorgt für strenge Qualitätskontrolle und hohe Zuverlässigkeitsstandards für Industrie- und Verbraucheranwendungen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie kalibriere ich den ADXL345-Beschleunigungsmesser für genaue Messwerte?

Die Kalibrierung erfolgt durch die Platzierung des Sensors in bekannten Ausrichtungen (z. B. flach und auf dem Kopf stehend) und die Anpassung der Offset-Register in der Software.Dies reduziert die Null-G-Vorspannung und verbessert die Genauigkeit.

2. Wie verbinde ich ADXL345 über I2C mit Arduino?

Verbinden Sie VCC mit 3,3 V, GND mit Masse, SDA mit Arduino SDA und SCL mit Arduino SCL.Binden Sie CS für den I²C-Modus hoch.Verwenden Sie eine kompatible Beschleunigungsmesserbibliothek.

3. Kann ADXL345 auf 5-V-Systemen laufen?

Der Sensorkern arbeitet mit 2,0 V–3,6 V.Verwenden Sie eine 3,3-V-Versorgung oder einen Pegelumsetzer für eine sichere 5-V-Mikrocontroller-Kommunikation.

4. Wie hoch ist die maximale Abtastrate von ADXL345?

Es unterstützt Ausgangsdatenraten von 0,1 Hz bis 3200 Hz, konfigurierbar über Register.

5. Wie genau ist der Beschleunigungsmesser ADXL345?

Die Genauigkeit hängt von der Kalibrierung und der Rauschfilterung ab, aber der Modus mit voller Auflösung bietet eine Empfindlichkeit von ~4 mg/LSB.

6. Was ist der Unterschied zwischen voller Auflösung und festem 10-Bit-Modus?

Der Modus mit voller Auflösung sorgt für einen konsistenten Skalierungsfaktor über alle Bereiche hinweg, während der Modus mit fester Auflösung die Ausgabeauflösung begrenzt.

7. Wann sollte man ADXL345 anstelle von MPU6050 wählen?

Wählen Sie ADXL345, wenn Sie nur eine Beschleunigungserkennung mit geringem Stromverbrauch benötigen.Wählen Sie MPU6050, wenn auch Gyroskopdaten erforderlich sind.