加速度センサー
加速度センサーは加速度を計測し出力します。ただし、直接加速度（秒当たりの速度変化）を計測するのではなく、加速度により働く物体への力を計測します。下図はその一例です。中央の柱に加速度が働くと、可動部の水平の板が上下に移動します。この板の上下には、逆位相のクロック信号A,Bが接続された極板があり、中央の可動極板に電圧を誘起します（中央の極板が中央にあれば平均０電圧ですが、上に移動すると。クロックAの成分が強くなります）。この変化を増幅し、直流に整流して出力します。
加速度センサーの原理図（AD社 ANJ-0005_jp.pdfより）
ADXL345の概要と接続
下は、AD社のADXL345のモジュールで、I2C または SPI で接続可能です。ここでは I2C で接続します。
ADXL345
以下は ADXL345 の概略です。
電圧 3.3V
消費電流 40μA
I2Cアドレス 0x1D
計測範囲 ２g、4g、8g、16g 選択可能
分解能 10bit
（16g 計測のときは13bit）
加速度の方向は、ボードの左方向がX,下方向がY、上方向がZ になります。
モジュールの端子、接続
モジュールの端子は上の図で左下を１ピンとします（端子のラベルは上下逆転しています）１：VDD、2:GND、3:VS、4;CS
5:INT1,6:INT2、7:SD0, 8:SDA,9:SCL
１，2 端子は電源で、VDD、GNDに 3.3V 電源を接続します。Vs の接続は不要です。CS ピンは内部でプルアップされており、このとき I2Cモード になります。SDO が HIGH のとき I2Cアドレスは 0x1D、L のとき 0x3A になります。SDA,SCL は I2C の端子で モジュール内部で 10kΩ でプルアップ されています。SD0 も接続不要です。
I2Cのレジスタ
レジスタ 0x32 から、2バイト単位でX,Y,Z 方向の加速度の値が入ります（Low,Highの順）。 2の補数表現で、読み取るときに、連続する2バイトを合成して読む必要があります。レジスタ 0x2C は rate (読みとり速度の設定)で、0xF 3200Hz, 0XE 1600Hz, 0XD:800Hz , 0XC 400Hz, 0XB 200Hz , 0XA 100Hz となります。0X2D は Power（電力）の設定で D3:measure D2:Sleep D1,D0 Wakeup 測定を開始するにはSleep（第2ビット）を0、measure（第3ビット） を1にする必要があります。
0X31は Format の指定で測定範囲を設定できます。 0のとき 2G、 1のとき 4G 2 のとき8G 、3のとき 16G です。ここでは 2G を設定します。
傾きの検出
地球上の物体（質量：M）には、引力に基づく重力:G が働きます。力：Fと加速度：A の間にはF = M・ Aの関係があります。重力の力をFとしたとき、重力に基づく加速度を G と表記します。
F= M G Fは重力
加速度センサーを水平に置くと、センサーは Z 方向に G の加速度を検出します。Y方向に角度 θ だけ回転させると、Z方向の加速度は G・cos（θ）、Y 方向の加速度は G・sin（θ） になります。
センサーをY方向に回転
加速度センサーライブラリ
以下は、レンジ 2g、での測定プログラムです。モジュールを水平におくと、z方向に -g が働きます。モジュールを ｘ軸または y軸方向に傾けると、加速度成分が x軸またはy軸 に現れ、x,y,z の合力が g になることが確認できます。
#include <Wire.h>
#define ADXL 0x1D
#define XDATAL 0x32
#define RATE 0x2C
#define POWERA 0x2D
#define FORMAT 0x31
#define ACCXL 0x32
void adxl_init(){
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(ADXL);
Wire.write(RATE);
Wire.write(0xc);
Wire.endTransmission();
//I2c.write(ADXL, RATE, 0xc);//400Hz
//I2c.write(ADXL, POWERA, 0x8);//
Wire.beginTransmission(ADXL);
Wire.write(POWERA);
Wire.write(0x8);
Wire.endTransmission();
//I2c.write(ADXL, FORMAT, 0x0);//range 2G,10bit
Wire.beginTransmission(ADXL);
Wire.write(FORMAT);
Wire.write(0x0);
Wire.endTransmission();
}
int adxl_read(int val[3]){
//符号なしで送る
int STATUS=0x2F;
byte vH,vL,st;
st= 1;
Wire.beginTransmission(ADXL);
Wire.write(ACCXL);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(ADXL, 6);
Wire.endTransmission();
//I2c.read(ADXL,0x32,2);
vL = Wire.read();
vH = Wire.read();
val[0]=(int)(word(vH,vL))+512;
//I2c.read(ADXL,0x34,2);
vL = Wire.read();
vH = Wire.read();
val[1]=(int)(word(vH,vL))+512;
//I2c.read(ADXL,0x36,2);
vL = Wire.read();
vH = Wire.read();
val[2]=(int)(word(vH,vL))+512;
return st; //1:dataready, 0:not ready
}
加速度表示プログラム
ADXL のライブラリーを利用して、加速度の値を LCD とシリアルモニターに表示します。ADXL と LCD のライブラリーと、タブ機能を利用して組み込みます。
void setup() {
int id;
Serial.begin(9600);
//Serial.println("setup");
adxl_init();
lcd_begin();
}
void loop(){
int val[3];
char buff[15];
adxl_read(val);
sprintf(buff,"acc:%d",val[2]);
lcd_setCursor(0,0);
lcd_print(buff);
sprintf(buff,"%d,%d",val[0],val[1]);
lcd_setCursor(0,1);
lcd_print(buff);
sprintf(buff,"%d,%d,%d",val[0],val[1],val[2]);
Serial.println(buff);
delay(500);
}
シリアルモニターの値（センサーをゆっくり傾けたとき）
496,499,739 492,501,739 495,500,741 496,499,740 493,500,738 505,512,747 497,550,742 495,610,720 491,548,741
LCD の画面、上段がｚ軸、下段が x、y 軸 の値を表示。
発展
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どんなところに利用できますか？
加速度センサーを利用すると、PCの落下の検出ができます。通常、PCには 重力による加速度が働いていますが、落下が始まると重力方向の加速度が０に近づきます。この加速度変化を検出して、ハードディスクのヘッドの緊急待避を行い、ハードディスクの磁気面の損傷を軽減できます。
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身体の動きの計測できますか？
加速度は動きを検出しますから、適当な解析プログラムを作成すれば、歩行や上下の動きを検出できます。