Jūs naršote svetainės versijoje, skirtoje klientams iš: Lithuania. Pagal nustatytus duomenis, jums siūloma svetainės verisija USA / US
Kliento paskyra
Jūsų krepšys
Įsiregistruokite

Akselerometras - kaip veikia ir kam skirtas?

2020-10-09

Akselerometras - kas tai yra ir kam jis skirtas? Kokiuose sprendimuose verta jį naudoti? Akselerometras - prietaisas, leidžiantis išmatuoti ir išanalizuoti tiesinį ir kampinį pagreitį. Ši savybė yra nepakeičiama daugelyje pagrindinių prietaisų ir sistemų, naudojamų beveik visose srityse – tiek buitiniuose prietaisuose, skirtuose kasdieniam naudojimui, tiek profesionaliuose pramonėse prietaisuose, skirtuose moksliniams tyrimams bei kitiems tikslams.

Žemiau pateikiama informacija:

AKSELEROMETRAS – KAS TAI IR KAM JIS SKIRTAS?

Akselerometrai yra naudojami matuojant statinį gravitacinį pagreitį, kuris leidžia nustatyti išmatuoto objekto nuokrypio nuo vertikalės kampą, taip pat matuojant dinaminį pagreitį (smūgiai, judėsis, vibracijos), t.y. mažos amplitudės ir žemo dažnio (kelias dešimtis Hz) vibracijų.

  • Kaip veikia akselerometras matuojant vibraciją? Akselerometras patalpinamas tiesiai ant vibruojančio objekto, kuris leidžia vibracijų energiją paversti elektriniu signalu, proporcingu momentiniam objekto pagreičiui.
  • Kaip veikia akselerometras? Vibracijos matavimas paprastai naudojamas diagnozuoti mašinų, įtaisų bei konstrukcijų (pvz. plieninių stiebų, tiltų, pastatų) veikiamų įtempimo jėga būklę. Be to, akselerometrai yra naudojami apsaugoti kietuosius diskus medicininėje ir sporto įrangoje, fotoaparatuose ir vaizdo kamerose, išmaniuosiuose telefonuose, nuotolinio valdymo pultuose, valdikliuose ir navigacijos sistemose nuo pažeidimų.
  • Kas yra akselerometras? Akselometras tai pagreičio keitiklis, matuojantis judėjimą erdvėje. Yra trys pagrindiniai akselerometrų tipai, kuriuos aptariame žemiau.

AKSELEROMETRAS – VEIKIMO PRINCIPAS

Akselerometrų veikimo principas nėra sudėtingas. Jis matuoja pagreičio jėgą g ir gali atlikti matavimą vienoje, dviejose ar trijose plokštumose. Šiuo metu dažniausiai naudojami 3 ašių akselerometrai, kurie susideda iš trijų akselerometrų sistemos ir kiekvienas iš jų matuoja pagreitį kita kryptimi - X, Y ir Z. 3 ašių akselerometro pavyzdys yra OKYSTAR OKY3230 modelis. OKY3230

Jei pagreitis bet kurioje plokštumoje veikia priešinga kryptimi, nei rodo jutiklis, akselerometras pagreitį rodys kaip neigiamą vertę. Priešingu atveju pagreitis bus rodomas teigiama verte.

Jei akselerometras nėra neveikiamas šoriniu pagreičiu, prietaisas matuos tik laisvojo kritimo pagreitį, t.y. gravitacijos jėgą. Darant prielaidą, kad 3 ašių akselerometras yra išdėstytas taip, kad jutiklis X ašyje yra nukreiptas į kairę, Y ašies jutiklis - žemyn, o Z ašies jutiklis yra nukreiptas į priekį ir jokios jėgos jo neveikia, akselerometras rodo šias vertes: X = 0 g, Y = 1 g, Z = 0 g. Jei akselerometras nukreipiamas į kairę, jo rodmenys bus šie: X = 1 g, Y = 0 g, Z = 0 g. Panašiai, kai pasvirimas įvyksta į dešinę, X plokštumoje bus: X = -1 g. Pateiktus pagreičio matavimo santykius naudoja sistemų, akselerometro veikimą prižiūrinčių sistemų algoritmais.

AKSELEROMETRŲ TIPAI IR KONSTRUKCIJA

Yra trys pagrindiniai akselerometrų tipai: MEMS talpiniai, pjezoelektriniai ir pjezorezistiniai akselerometrai.

MEMS talpiniai akselerometrai

Talpiniai akselerometrai, gaminami naudojant MEMS technologiją, yra pigiausi, plačiausiai paplitę ir turi mažiausius matmenis. Kaip veikia MEMS talpinis akselerometras? Svarmuo patalpinamas ant spyruoklių. Vienas spyruoklių galas pritvirtintas prie „šukų“ kondensatoriaus paviršių, o kitas galas pritvirtintas prie svarmens. Veikiant jutiklį jėgai, svoris juda ant spyruoklių, o tai keičia atstumą tarp kondensacinio elemento ir masės ir tokiu būdu yra keičiama talpą. MEMS akselerometro pavyzdys gali būti SPARKFUN ELECTRONICS INC. DEV-09267 arba SPARKFUN ELECTRONICS INC. BOB-13926 modeliai.

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

Talpiniai MEMS akselerometrai dažniausiai naudojami nešiojamuosiuose įrenginiuose, mobiliuosiuose įrenginiuose ir plačiai suprantamoje buitinėje elektronikoje. Vienas didžiausių MEMS akselerometrų privalumų yra galimybė juos įdiegti tiesiai ant spausdintinės plokštės. Tarp MEMS akselerometrų trūkumų yra žemas matavimo tikslumas, ypač matuojant didesnes amplitudes ir dažnius, todėl jie netink specializuotoms pramoninėms reikmėms.

Pjezorezistiniai akselerometrai

Kitas akselerometro tipas yra jutikliai, naudojantys pjezorezistinį efektą. Kaip veikia pjezorezistinis akselerometras? Jo veikimo principas yra panašus į įtempimo matuoklio daviklį. Šio tipo akselerometre yra pjezorezistinė medžiaga, kuri deformuojasi veikiant išorinei jėgai, sukeldama varžos pasikeitimą.

Pakeista varža paverčiama elektriniu signalu, kurį gauna imtuvas, integruotas į akselerometrą. Pjezorezistiniai akselerometrai turi didelę matavimo juostą, kurios dėka jie gali įrašyti didelės amplitudės ir dažnio vibracijas, o tai naudinga pvz. atliekant įvairius smūgio bandymus.

Kitas pjezorezistinių greitintuvų privalumas yra galimybė išmatuoti lėtai besikeičiančius signalus, o tai leidžia juos naudoti inercinėse navigacijos sistemose komponentų greičiui ir poslinkiui apskaičiuoti.

Pjezoelektriniai akselerometrai savo veikimo principo dėka nėra jautrus aplinkos temperatūros pokyčiams, dėl kurių reikia kompensuoti temperatūrą. Be to, šio tipo akselerometrai turi problemų nustatant silpnus signalus bei yra daug brangesni nei MEMS talpiniai akselerometrai.

Pjezoelektriniai akselerometrai

Kas yra pjezoelektrinis akselerometras? Šis akselerometras yra vienas iš dažniausiai naudojamų jutiklių vibracijos lygiui matuoti. Dėl šios priežasties pjezoelektriniai akselerometrai dažniausiai naudojami pramonėje mašinų ir prietaisų diagnostikai ir valdymui. Kaip veikia pjezoelektrinis akselerometras? Jo veikimo principas yra panašus į pjezorezistinių sistemų veikimą. Tačiau veikiami pagreičio jie nekeičia savo varžos, bet sukuria tam tikros vertės elektros įtampą. Šių jutiklių matavimo elementas paprastai yra švino cirkonato titanatas (PZT). Švino cirkonato titanatas deformuojasi ir sukuria elektros krūvį. Pjezoelektriniai akselerometrai yra labai jautrūs ir tikslūs, todėl tinka daugeliui apnaudojimų – nuo ypač pažangių ir tikslių seisminių matavimų iki avarijos ir destruktyvių bandymų nepalankiomis sąlygomis. Pjezoelektrinių akselerometrų išvesties signalas paprastai sustiprinamas ir kompensuojamas temperatūra. Apskaičiuoti objekto poslinkį yra lengviau perduodant signalą į integratoriaus įvestį.

Kiti akselerometrai

Tarp kitų akselometrų verta paminėti IEPE versijas, dažniausiai naudojamas matuojant vibraciją. Taip pat verta paminėti ir pjezoelektriniai krūvio akselerometrus, tinkančius naudoti esant ekstremalioms temperatūroms.

Simbolis: Aprašymas:
OKY3230 Jutiklis: akselerometras; 3,3÷5VDC; I2C; MMA8451
SF-DEV-09267 Jutiklis: akselerometras; analoginis; ADXL335; LilyPad; 20mm
SF-BOB-13926 Jutiklis: akselerometras; 1,95÷3,6VDC; I2C; MMA8452Q; ±2,±4,±8g

TAIP PAT SKAITYKITE

Jūsų naršyklė nepalaiko kai kurių funkcijų, atsisiųskite naujausią versiją