В этой статье объясняется, что такое акселерометры и для чего они используются. Вы также сможете увидеть, какие существуют типы акселерометров и основные области применения акселерометра.
Что такое акселерометр?
Акселерометр – это прибор, измеряющий ускорение. Проще говоря, акселерометр — это датчик, используемый для определения ускорения, испытываемого телом.
Некоторые акселерометры способны измерять не только линейное ускорение тела по осям X, Y и Z, но и его угловое ускорение. Поэтому они позволяют определить ориентацию тела.
Помните, что ускорение определяется как изменение скорости с течением времени, поэтому акселерометр фактически измеряет изменение скорости.
Типы акселерометров
Различные типы акселерометров :
- Механический акселерометр – тип акселерометра, который измеряет ускорение с помощью пружин и тензодатчиков. Он основан на втором законе Ньютона для расчета ускорения.
- Емкостный акселерометр — акселерометр, который определяет ускорение путем измерения движения его внутренних емкостных слоев.
- Пьезоэлектрический акселерометр – тип акселерометра, работающий на пьезоэлектрическом эффекте. Когда пьезоэлектрический кристалл деформируется, разница напряжений оказывается пропорциональной приложенной силе, поэтому ускорение можно рассчитать на основе значения напряжения.
- Пьезорезистивный акселерометр . Этот тип акселерометра похож на пьезоэлектрический акселерометр. Сопротивление некоторых материалов изменяется при приложении напряжения, поэтому изменение сопротивления преобразуется в электрический сигнал, и с помощью этой информации можно измерить ускорение.
- Акселерометр на эффекте Холла . Датчик Холла обнаруживает магнитные изменения в магните акселерометра.
Как работает акселерометр
В целом работа акселерометра основана на измерении ускорения по каждой из трёх осей (X, Y и Z). Таким способом можно определить общее ускорение тела.
Логично, что каждый тип акселерометра использует свой способ измерения. Но обычно акселерометры используют пружинный механизм или электрические датчики для измерения ускорения по каждой из осей. Чтобы узнать, как работает каждый тип акселерометра, вы можете обратиться к разделу выше.
Кроме того, если тело испытывает ускорение в направлении, противоположном направлению датчика, акселерометр будет измерять ускорение как отрицательное значение. Но если ускорение имеет то же направление, что и датчик, оно будет положительным.
Приложения акселерометра
Акселерометр — это устройство, которое имеет множество самых разных применений, некоторые из которых описаны ниже:
- В технике акселерометр имеет множество применений. Например, акселерометр можно использовать для измерения ускорения транспортного средства. Аналогичным образом акселерометр также используется для определения вибрации машины или в процессах управления.
- Акселерометры также используются в биологии для проведения экспериментов. Например, акселерометр можно использовать для расчета расхода калорий животным, когда оно летает или бегает.
- Акселерометр также может иметь применение, связанное с медициной или здравоохранением. Так, существуют электрические устройства, измеряющие скорость и расстояние, пройденное бегуном, с помощью акселерометра.
- При исследовании конструкций акселерометр имеет множество применений, поскольку позволяет измерять воздействие столкновений и некоторых типов нагрузок, которые трудно определить, например ветровой нагрузки.
- В настоящее время смартфоны обычно имеют встроенный акселерометр, позволяющий выполнять вычисления, связанные с движением смартфона.
Акселерометр и гироскоп
Наконец, мы увидим, чем отличаются акселерометры и гироскопы, поскольку это два типа измерительных приборов, которые очень хорошо дополняют друг друга.
Гироскоп — это механический прибор, который измеряет пространственную ориентацию устройства. Кроме того, гироскопы позволяют рассчитывать скорость вращения тела.
Разница между акселерометром и гироскопом заключается в том, что акселерометр измеряет линейное ускорение тела, а гироскоп измеряет ориентацию и вращение тела.
Именно поэтому информация, получаемая этими двумя типами датчиков, часто используется для расчетов, поскольку они очень хорошо дополняют друг друга. Например, сотовые телефоны обычно содержат акселерометр и гироскоп.
Чтобы узнать больше о гироскопе, нажмите на следующую ссылку: