我最近收到一個筆記本作為工作禮物。這款筆記本比大多數筆記本都要酷。在外面，它有公司標志，并用皮革（或人造皮革）裝訂。到目前為止，一切都很好。

當我打開它時，它提供了一個真正的驚喜。沒有傳統上有規則線條的紙張，也沒有任何干凈的白色空白紙張盯著我看。相反，它是一張網格方格紙，到處都是小方塊。

伽利略，伽利略

收到這本筆記本讓我回想起幾十年前記錄我的高中物理實驗（在一個類似但裝訂不那么精美的筆記本中）。在物理課上，我和我的同學會被要求模仿過去著名的實驗。我們被要求重現的一項是意大利博學家伽利略·伽利萊 (Galileo Galilei) (1564–1642) 的斜面實驗，涉及陡坡和淺坡（圖 1）。他的實驗通過證明物體由于地球引力的作用而經歷均勻加速，從而幫助取代了亞里士多德的物理學概念。

圖 1：伽利略斜面實驗的插圖，涉及陡坡和淺坡。（來源：貿澤）

我的筆記本上滿是測量值，概述了質量（克，g）、傾斜角（θ）、斜率的 sin 值（sinθ）、持續時間（秒，s）。許多物理實驗都是這樣進行的，包括模仿艾薩克·牛頓 (Isaac Newton, 1642–1727) 的運動定律研究，以及 F（力）= m（質量）* a（加速度）或簡單的 F=ma 之類的論證。收集數據后的最終結果通常是將頁面左側制作的表格中的數據組合起來，然后將它們轉換為打開頁面右側的各種笛卡爾坐標圖和函數。

繪制 X、Y 和 Z

法國數學家笛卡爾 (René Descartes)（1596-1650 年）的坐標系使三維空間中的點能夠由一組由相互正交的軸（稱為 x 軸、y 軸和 z 軸）定義的數字坐標唯一地繪制出來。代數現在可以很容易地應用于幾何。

自從我發現自己在實驗室學習物理基礎知識以來的幾十年里，電子元件技術取得了長足的進步。如今，三軸加速度計可以輕松地同時計算所有三個軸上的力。三軸加速度計使收集 XYZ 軸信息比學習 ABC 更容易。

三軸加速度計

Kionix 是一家制造三軸加速度計比學習 ABC 更容易的電子制造商。Kionix是 ROHM Semiconductor Group 旗下公司，是硅 (Si) 微機電系統 (MEMS) 加速度計產品的制造商（圖 2）。MEMS 加速度計是微機電系統，可測量加速度的靜態或動態力。Kionix 制造 MEMS 加速度計，包括各種三軸加速度計。

圖 2：Kionix 是 ROHM Semiconductor Group 旗下公司，是高性能硅微加工 MEMS 慣性傳感器設計和制造領域的全球領導者。（來源：Kionix）

Kionix 推出了KX003-1077 三軸加速度計（圖 3）。KX003-1077 三軸加速度計提供四個擴展的用戶可配置 g 范圍（±2g、±4g、±8g 和 ±16g）和三種分辨率模式（8 位、12 位和 14 位）。該加速度計在其最低功率設置下消耗 <2μA，并提供 1Hz 至 1600Hz 的采樣率。與上一代加速度計相比，它具有更低的噪聲性能、出色的抗沖擊性、溫度穩定性能和更好的計時精度。

圖 3：具有數字 I2C 接口和運動檢測/喚醒中斷的 Kionix KX003-1077 三軸加速度計提供高達 14 位分辨率和用戶可選的 g 范圍。（來源：貿澤）

Kionix 創造了機械硅結構，這些結構本質上是質量彈簧系統，在施加的加速度方向上移動。電容加速度計感測位于設備旁邊的微結構之間的電容變化。如果加速力移動其中一個結構，則電容將發生變化，并且加速度計會將電容轉換為電壓以進行解釋。加速度計進一步利用共模消除來減少過程變化、溫度和環境壓力引起的誤差。

與傳感器元件封裝在一起的獨立專用集成電路 (ASIC) 設備處理 KX003-1077 加速度計的所有信號調節和數字通信。完整的測量鏈由一個低噪聲電容電壓放大器組成，它將 MEMS 傳感器的差分電容轉換為模擬電壓，然后通過模數轉換器 (ADC) 發送。用戶可以通過ASIC提供的I 2 C數字通信訪問加速度數據。此外，ASIC 包含允許用戶選擇數據速率、g 范圍、濾波器設置和中斷邏輯的所有邏輯。

KX003-1077 加速度計采用 2mm x 2mm x 0.9mm 焊盤柵格陣列 (LGA) 塑料封裝，采用 1.7V DC –3.6V DC電源供電。它使用穩壓器在輸入電源電壓范圍內保持恒定的內部工作電壓。這導致在輸入電源電壓范圍內穩定的工作特性和幾乎檢測不到的比率誤差。

結論

世界是一個充滿運動的地方，許多事物都在運動。感知運動就像學習 ABC 一樣簡單。想一想，您很快就會意識到 Kionix 的三軸加速度計可以像 ABC 一樣輕松地感知 XYZ 方向的運動和運動。希望我在物理學中學習的旋轉陀螺的經典動力學是直截了當的。

審核編輯黃昊宇