加速度计应用于笔记本电脑硬盘保护
2011-11-11 17:00:38   来源：微迷   评论：0   点击：

为防止猛烈碰撞、意外跌落损坏数据，笔记本电脑厂商采取了很多硬盘保护方法，本文介绍利用加速度传感器判断硬盘是否剧烈震动、跌落，及时调整硬盘读写磁头到安全区，达到保护目的。下面对硬盘主动式保护系统APS电路进行分析。

1 APS基本工作原理

笔记本电路中安装一个双轴或三轴加速度传感器芯片，又称加速度计，对笔记本倾斜角度、震动、撞击进行检测，再用专用监控软件判断；若判断运动有害,会在不到半秒时间、发生撞击前,控制磁头快速回到安全区，保护硬盘数据；还可识别如车厢震动等规律性运动,以防影响正常使用。

经分析和计算，笔记本从桌上意外坠落，经历静止、翻转、自由落体和撞击四个连续过程，静止和自由落体期间，加速度计X、Y、或Z轴电压输出对时间导数平方和都很小，在翻转期间平方和却很大；利用这一特点可以判断翻转发生时刻，这种利用导数平方和判断坠落的方法称为微分加速度算法。优点很明显，通过对翻转发生的检测，提前判断跌落的发生，使笔记本有更多时间采取保护措施。目前,监控软件主要采用这种算法，其流程图见图一，简单说明:双轴或三轴加速度计X、Y、Z轴输出模拟电压,经A/D转换，变成数字信号；经电路求导数平方和(dGx/dt)^2+(dGy/dt)^2=Gsum或(dGx/dt)^2+(dGy/dt)^2+(dGz/dt)^2=Gsum，与阀值GTH比较;如果Gsum高于GTH，判定笔记本意外翻转，保护电路动作，使磁头迅速退回到安全区，防止硬盘受损。采用微分加速度保护算法的APS电路，可用三轴加速度计，也可用二轴加速度计。

2 常用加速度传感器芯片介绍

2.1 双轴ADXL322芯片

ADXL322是低功耗、双轴加速度测量芯片，加速度测量范围±2g；LFCSP塑料封装，16个引脚，芯片由一个传感器、交流放大器、解调器和两个输出放大器组成。 

工作过程：传感器内固定板由相差180°方波驱动，受到加速力作用时，固定板间活动横梁偏移，交流放大器输出幅度与加速度成正比两个方波电压，通过解调器整流和输出放大器放大，经32KΩ电阻分别输出X、Y轴模拟电压。 

2.2 三轴LIS302ALB芯片

LIS302ALB是低功耗3轴线性加速度计芯片，测量范围±2g，有3轴输出和多路选择输出；TLGA塑料封装，14个引脚；工作原理与双轴加速度计基本相同。

3 加速度计在笔记本电脑上使用情况

目前，IBM、联想、东芝等主流笔记本安装了硬盘主动式保护系统，虽然加速度计芯片安装位置不同，有的在主板上，有的在硬盘排线上，但电路结构、工作原理基本相同。

据统计，市场上大约50%的笔记本电脑安装有加速度计。