Używamy czujników wraz z naszymi urządzeniami do monitorowania i kontrolowania różnych wielkości fizycznych. Urządzenia współdziałają z otoczeniem za pomocą czujniki . Wraz z pojawieniem się technologii mamy dziś szeroką gamę czujników zarówno w postaci analogowej, jak i cyfrowej do pomiaru wielkości fizycznych, takich jak temperatura , ciśnienie, wilgotność, kierunek, natężenie światła itp.… Jednym z takich czujników, służącym do pomiaru prędkości i przyspieszenia urządzeń, jest czujnik przyspieszenia.
Co to jest czujnik akcelerometru?
Tempo zmiany prędkości ciała względem czasu nazywa się przyspieszeniem. Zgodnie z teorią względną, w zależności od obiektu wziętego do pomiaru przyspieszenia, istnieją dwa rodzaje przyspieszenia. Przyspieszenie właściwe, czyli fizyczne przyspieszenie ciała względem bezwładności lub obserwatora znajdującego się w spoczynku względem mierzonego obiektu.
Przyspieszenie współrzędnych zależy od wyboru układu współrzędnych i wyboru obserwatorów. To nie jest równoznaczne z odpowiednim przyspieszeniem. Akcelerometr to elektromechaniczne urządzenie służące do pomiaru odpowiedniego przyspieszenia obiektu.
Zasada działania
Podstawową zasadą działania akcelerometru jest zrzucenie masy na sprężynę. Kiedy urządzenie to odczuwa przyspieszenie, masa przemieszcza się do momentu, gdy sprężyna będzie mogła z łatwością przesunąć masę, z tą samą prędkością równą wykrytemu przyspieszeniu. Następnie ta wartość przemieszczenia służy do pomiaru przyspieszenia.
Czujnik PiezoAkcelerometru
Akcelerometry są dostępne jako urządzenia cyfrowe i analogowe. Akcelerometry są projektowane przy użyciu różnych metod. Piezoelektryczny komponenty piezorezystancyjne i pojemnościowe są zwykle używane do przekształcania ruchu mechanicznego wywoływanego w akcelerometrze na sygnał elektryczny.
Akcelerometry piezoelektryczne zbudowane są z pojedynczych kryształów. Wykorzystują one efekt piezoelektryczny do pomiaru przyspieszenia. Kryształy te po przyłożeniu do naprężenia generują napięcie, które jest interpretowane w celu określenia prędkości i orientacji.
Akcelerometry pojemnościowe wykorzystują mikroobróbkę krzemową. Tutaj pojemność jest generowana po wykryciu przyspieszenia i ta pojemność jest przekształcana na napięcie w celu pomiaru wartości prędkości.
Nowoczesne akcelerometry są najmniejsze MEMS składający się z belki wspornikowej z masą próbną. Akcelerometry są dostępne w postaci dwuwymiarowych i trójwymiarowych do pomiaru prędkości wraz z orientacją. Gdy wymagany jest zakres wyższych częstotliwości, zakres wysokich temperatur i niewielka waga w opakowaniu, najlepszym wyborem są akcelerometry piezoelektryczne.
Aplikacje
Zastosowania czujnika akcelerometru są następujące:
- W przypadku systemów nawigacji inercyjnej stosuje się bardzo czułe akcelerometry.
- Do wykrywania i monitorowania drgań maszyn wirujących.
- Do wyświetlania obrazów w pozycji pionowej na ekranach aparatów cyfrowych.
- Do stabilizacji lotu w dronach.
- Akcelerometry służą do wykrywania orientacji, koordynowania przyspieszenia, wibracji, wstrząsów.
- Służy do wykrywania położenia urządzenia w laptopach i telefonach komórkowych.
- Rejestrowanie wysokiej częstotliwości dwuosiowego i trójosiowego przyspieszenia w zastosowaniach biologicznych do rozróżniania wzorców zachowań zwierząt.
- Monitorowanie stanu maszyn.
- Aby wykryć usterki w maszynach rotacyjnych.
- Są one również używane do monitorowania budynków i konstrukcji w celu pomiaru ruchu i wibracji konstrukcji poddanej obciążeniom dynamicznym.
- Do pomiaru głębokości uciśnięć klatki piersiowej RKO.
- Systemy nawigacji wykorzystują czujniki akcelerometru do rozpoznawania kierunku.
- Urządzenia teledetekcyjne wykorzystują również akcelerometry do monitorowania aktywnych wulkanów.
Zastosowania / przykłady
Przykładowe zastosowania czujnika akcelerometru to samoloty, pociski, sieć Quake-catcher do badań naukowych trzęsień ziemi, lakierki , wentylator, rolki, kompresory, AED plus firmy Zoll, podesty, inteligentne walce zagęszczające, system rozwijania poduszek powietrznych, elektroniczny system kontroli stabilności w samochodach, przechylane pociągi, grawimetria, kamery, Glogger VS2, telefony komórkowe itp.
Tak, w Twoim smartfonie jest też akcelerometr. Jest używany wraz z żyroskopem do pomiaru kąta i orientacji telefonu. Czy zauważyłeś funkcjonowanie akcelerometr czujnik obecny w Twoim smartfonie? Jak ci to pomogło?
