Ország, amelynek oldalán vagy: Hungary. Számodra javasolt verzió USA / US

A Te böngésződ már elavult, tölts le egy újabb verziót

Firefox Firefox Letöltés
Internet explorer Internet Explorer Letöltés
Vevői fiók
A TE kosaradban

Hogyan működik a gyorsulásmérő és mire használják?

2020-01-08

Hogyan működik a gyorsulásmérő és mire használják?

Mi is az a gyorsulásmérő? A gyorsulásmérő egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi a gyorsulás mérését és elemzését lineárisan vagy valamely dőlésszögben. Ez a funkció számos alapvető eszközhöz és rendszerhez nélkülözhetetlen, az élet szinte minden területén, akár a mindennapi háztartási készülékekben, akár a professzionális ipari vagy kutatási és fejlesztési alkalmazásokban.

Ebben a cikkben az alábbi kérdésekre talál választ:

Mi is az a gyorsulásmérő?

A gyorsulásmérőket statikus gravitációs gyorsulás mérésére használják, amely lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a mért tárgy függőleges síktól való eltérésének szögét, valamint az ütés, mozgás, behatás vagy rezgés, azaz alacsony amplitúdó által okozott dinamikus gyorsulás mérését, pl.: alacsony amplitúdójú frekvencia (100 Hz alatt), rezgések.

Hogyan működik a gyorsulásmérő rezgés mérése közben? Az eszközt közvetlenül a rezegő tárgyra építik be, így lehetővé téve, hogy a gyorsulásmérő a rezgési energiát olyan elektromos jellé alakítsa, amely arányos a tárgy pillanatnyi gyorsulásával.

Pontosan mire is jó a gyorsulásmérő? A rezgésmérést általában a nagy igénybevételnek kitett gépek, berendezések vagy szerkezetek, például acélszerkezetek, oszlopok, hidak vagy épületek működésének diagnosztizálására használják. A gyorsulásmérőket többek között a merevlemez-meghajtók védelmére is használják orvosi és sportfelszerelésekben, fényképezőkben és kamerákban, okostelefonokban, távirányítókban, vezérlőkben és navigációs rendszerekben.

Mi is az a gyorsulásmérő? Egyszerűen egy gyorsulás-jeladó, amely a saját mozgását méri a térben. A gyorsulásmérőknek három alaptípusa létezik, amelyekről részletesebben a cikk további fejezeteiben olvashat.

Hogyan működik a gyorsulásmérő?

A gyorsulásmérő működésének elve nem túl bonyolult. Megméri a gyorsulási erőt (g) mértékegységben, és méréseket végez egy, két vagy három síkban. Jelenleg a leggyakrabban használt gyorsulásmérők a háromtengelyes gyorsulásmérők, amelyeket három különálló gyorsulásmérő rendszeréből alakítanak ki. Ezek mindegyike eltérő irányban méri a gyorsulást - X, Y és Z síkon. A háromtengelyes gyorsulásmérőre remek példa az ADAFRUIT 2019 modell. ADA-2019

Ha bármely síkon a gyorsulás az érzékelő irányával ellentétes irányban történik, a gyorsulásmérő negatív értékkel méri a gyorsulást. Ellenkező esetben a gyorsulás pozitív értékként kerül mérésre.

Ha nem hat külső gyorsulás a gyorsulásmérőre, akkor a készülék csak a szabad esés standard gyorsulását, azaz a gravitációs erőt méri. Feltételezve, hogy egy 3 tengelyes gyorsulásmérő úgy van elrendezve, hogy az X tengely érzékelője balra mutat, az Y tengely érzékelője lefelé mutat, a Z tengely érzékelője pedig előre, valamint a készülékre nem nehezedik erőhatás, a gyorsulásmérő a következőt mutatja majd: X = 0 g, Y = 1 g, Z = 0 g. Ha ugyanezt a gyorsulásmérőt balra irányítják, a következő értékeket fogja mutatni:X = 1 g, Y = 0 g, Z = 0 g. Hasonlóképpen, ha az eszközt jobbra dönti, az X tengely X = -1 g értéket mutat. A gyorsulásmérés ilyen függéseit a gyorsítóvezérlő rendszerek algoritmusai használják.

Melyek a gyorsulásmérők típusai?

A gyorsulásmérők három alapvető típusa a következő: MEMS kapacitív gyorsulásmérők, piezoelektromos gyorsulásmérők és piezorezisztív gyorsulásmérők.

MEMS kapacitív gyorsulásmérők

A MEMS kapacitív gyorsulásmérők a legolcsóbbak, legelterjedtebbek és a legkisebbek is. Hogyan működik a MEMS kapacitív gyorsulásmérő? Működésének elve a rugókra felfüggesztett bizonyító (szeizmikus) tömeg helyzetének megváltoztatásán alapul. A rugók egyik vége a fésű kondenzátor lemezéhez van rögzítve, a másik vége pedig a tömeghez. Az érzékelőre ható erő hatására a szeizmikus tömeg mozog, ami megváltoztatja a lemez és a tömeg közötti távolságot, és ezáltal megváltoztatja a kapacitást. SPARKFUN ELECTRONICS INC. DEV-09267 vagy SPARKFUN ELECTRONICS INC. BOB-13926 modellek jó példák a MEMS gyorsulásmérőre.

SF-DEV-09267 SF-DEV-09267 SF-BOB-13926 SF-BOB-13926

A MEMS kapacitív gyorsulásmérőket elsősorban a hordható anyagokban, a mobil eszközökben és a fogyasztói elektronikában alkalmazzák. A MEMS gyorsulásmérők egyik legnagyobb előnye, hogy azokat közvetlenül a NYÁK-ra lehet felszerelni.

A MEMS rendszerek hátrányai között szerepel az alacsony mérési pontosság, különösen a nagyobb amplitúdók és frekvenciák mérésekor, ami miatt alkalmatlanok speciális ipari felhasználásra.

Piezorezisztív gyorsulásmérők

A gyorsulásmérő másik típusa a piezorezisztív hatásérzékelő. Hogyan működik a piezorezisztív gyorsulásmérő? Működési elve hasonló a húzómérőhöz, azaz egy érzékelőhöz, amely a feszültséget méri. Az ilyen típusú gyorsulásmérőt piezorezisztív anyag felhasználásával készítik, amely külső erő hatására deformálódik, és az ellenállás megváltozását eredményezi.

A változást ezután elektromos jellé alakítja, amelyet a gyorsulásmérővel integrált vevő fogad. A piezorezisztív gyorsulásmérőket széles mérési tartomány jellemzi, amelyeknek köszönhetően képesek nagy amplitúdójú és frekvenciájú rezgéseket rögzíteni, ami többek között különféle ütközési tesztek során is hasznos.

A piezorezisztív gyorsulásmérők másik előnye, hogy képesek mérni a lassan változó jeleket, ami lehetővé teszi számukra, hogy inerciális navigációs rendszerekben alkalmazhassák a rendszer összetevőinek sebességének és mozgásának kiszámításához.

A piezorezisztív gyorsulásmérő működése közben ellenállóvá teszi a környezeti hőmérséklet változásaival szemben, amely hőmérsékleti kompenzációt igényel. Ezenkívül a piezorezisztív gyorsulásmérők a gyenge jelek észlelésével nehezen boldogulnak, és sokkal drágábbak, mint a MEMS kapacitív gyorsulásmérők.

Piezoelektromos gyorsulásmérők

Mi az a piezoelektromos gyorsulásmérő? Ez az érzékelő az egyik leggyakrabban alkalmazott szenzor a rezgési szint mérésére. Éppen ezért a piezoelektromos gyorsulásmérőket széles körben használják ipari alkalmazásokban a gépek és berendezések diagnosztizálására és vezérlésére. Hogyan működik a piezoelektromos gyorsulásmérő? Működése hasonló a piezorezisztív rendszerek működéséhez. A gyorsulás hatására azonban nem változtatja meg ellenállását, hanem egy bizonyos értékű elektromos feszültséget generál.

Ezen érzékelők mérő eleme általában ólom-cirkonát-titanát (PZT). Az ólom-cirkonát-titanát deformálódik és elektromos töltést generál. A piezoelektromos gyorsulásmérők nagyon érzékenyek és pontosak, ezért sokféle alkalmazásnál használhatók - a rendkívül fejlett és pontos szeizmikus mérésektől kezdve az ütközési és ütéstesztekig kedvezőtlen körülmények között.

A piezoelektromos gyorsulásmérők kimeneti jelét általában erősítésnek és hőmérsékleti kompenzációnak vetik alá. Az objektum elmozdulásának kiszámítását megkönnyíti a jel továbbítása az integrátor bemenetére.

Más gyorsulásmérők

Az egyéb típusú gyorsulásmérők közé tartoznak az IEPE szerkezetek, amelyeket általában a rezgésméréshez használnak. Figyelemre méltóak még a piezoelektromos terhelésű gyorsulásmérők is, amelyek szélsőséges hőmérsékleten jól működnek.

Jelkép: Leírás:
ADA-2019 Érzékelő: gyorsulásmérő; 3.3÷5VDC; I2C; MMA8451; ±3,±4,±8g; Csatornák: 3
SF-DEV-09267 Érzékelő: gyorsulásmérő; analóg; ADXL335; LilyPad; 20mm
SF-BOB-13926 Érzékelő: gyorsulásmérő; 1.95÷3.6VDC; I2C; MMA8452Q; ±2,±4,±8g

EZT IS OLVASD EL