Что представляет собой акселерометр
Акселерометр представляет собой устройство, проводящее анализ и изменения ускорения линейного и углового типа. Данная функция очень важна для большинства самых различных устройств, применяемых не только ежедневно дома, но и в профессиональной сфере, промышленной среде, исследовательских научных приложениях.
Основное предназначение акселерометров заключается в произведении измерений статического гравитационного ускорения, посредством которого можно определить угол отклонения обследуемого прибора от исходного значения.
Кроме того, применяют его и для получения данных касательно динамических ускорений, причиной которых стали разного характера толчки, движения, удары, вибрации и иного рода малоамплитудные низкочастотные колебания, со значением до нескольких десятков Герц.
Прибор устанавливается на объект, подлежащий исследованию, от которого исходят вибрации, которые непосредственно и способствуют преобразованию энергии колебания в электросигнал. Измерять уровень вибраций, в первую очередь, необходимо для определения эффективности функционирования объектов, подвергающиеся воздействию значительного напряжения механического характера.
Кроме вышеуказанного, при помощи акселерометров можно обеспечить защиту твёрдых дисков от различного рода негативного воздействия со стороны в приборах медицинского и спортивного предназначения, иных системах, устройствах и аппаратах. На самом же деле, акселерометр представляет собой преобразователь ускорения, который измеряет своё передвижение в пространстве. На сегодняшний день различают три основных типов акселерометров.
Принцип функционирования акселерометра
Разобраться в принципе работы акселерометра сможет даже неопытный пользователь, ведь на практике всё достаточно просто. Сила ускорения измеряется в единицах g, которые могут проводиться в 1-й, 2-х или 3-х плоскостях. На сегодняшний день самыми популярными являются трёхосные акселерометры.
Неотъемлемой частью конструкции системы являются три акселерометра, где на каждый возложены функции по измерению ускорения в соответствующем направлении (плоскости X, Y, Z). При необходимости приобретения 3-х осевого акселерометра непременно стоит обратить внимание на модель OKYSTAR OKY3230.
При действии ускорения в одной из плоскостей, по направлению совершенно иному от направления датчика, прибор осуществит измерение с минусовым значением. В ином же случае ускорение измеряется как положительное. Отсутствие какого-либо влияния внутреннего ускорения на акселерометр позволит измерить только ускорение Земли.
Разновидности акселерометров
Современный рынок акселерометров переполнен различными разновидностями устройств от ведущих производителей отрасли. Каждое устройство уникально, отличается от иных набором параметров и характеристик, что позволяет потребителям без труда подобрать прибор, идеально подходящий под задачи, которые с его помощью планируется выполнять. Среди широкого модельного ряда акселерометров можно выделить три основных типа:
- интегральные ёмкостные MEMS;
- пьезоэлектрические;
- пьезорезисторные.
Для того, чтобы ваш выбор полностью соответствовал предъявляемым требованиям, стоит иметь представления об основных разновидностях акселерометров, их свойствах, функциональных способностях, основных параметрах и характеристиках. Только при помощи корректно подобранного изделия по всем основным критериям, от достойной торговой марки можно рассчитывать на точные данные и длительный срок эксплуатации самого прибора.
Интегральные емкостные акселерометры — приборы, в основу функционирования которых заложено применение MEMS технологии, представляющие собой миниатюрные датчики данного типа (доступны по цене). Суть функционирования ёмкостного акселерометра MEMS заключается в процессе установки груза на пружины. С одной стороны она прикреплена к пластинам гребенчатого конденсатора, с иной — к грузу.
От влияющей на сенсор силы груз движется, что в результате изменяет расстояния между массой и конденсаторной частью, а это, в свою очередь, отражается на показателе ёмкости. При необходимости приобретения прибора данного типа, непременно стоит рассмотреть такие модели, как SPARKFUN ELECTRONICS INC. DEV-09267 или SPARKFUN ELECTRONICS INC. BOB-13926, отличающиеся своим качеством, прочностью и надёжностью.
Акселерометры, работающие на основе технологии MEMS, в основном используются в бытовой электронике и переносных мобильных приборах. Привлекает внимание пользователей данный прибор возможностью их установки на печатную плату.
Как и любого прибора, у акселерометра кроме достоинств, есть и определенные недостатки, а именно присущая им невысокая точность осуществляемых измерений, особенно что касается измерений высоких амплитуд и частот. Это не позволяет применять их для специализированной промышленности. Акселерометры пьезорезисторные, как уже ясно с их названия, в основе функционирования используют эффект пьезорезистивности.
Принцип функционирования данного прибора аналогичен тензометру, а именно датчика, что измеряет напряжение. Составной частью их конструкции является пьезорезисторный материал, который деформируется при влиянии на него внешних сил, провоцируя перемену показателей сопротивление. Такое сопротивление далее преобразовывается в электросигнал, получаемый посредством объединения с акселератом приёмник.
Пьезорезисторным изделиям присущ значительный диапазон измерений, что способствует их возможности отвечать на высокочастотные и высокоамплитудные колебания. Эта особенность очень полезна при разноплановых ударных тестах. С помощью такого устройства не составит труда измерять медленно меняющиеся сигналы, что позволяет применять изделия в инерционных навигационных системах, для осуществления просчёта скорости и передвижения частей системы.
Приборы очень чувствительны и максимально точны, поэтому широко применяются для самых нестандартных измерений в нестандартных условиях. Кроме преимуществ, акселерометр пьезорезисторный имеет и некоторые недостатки. Наблюдается чувствительность к температурным режимам окружающей среды, поэтому есть необходимость в компенсации температуры.
Ещё одной существенной проблемой является то, что прибору трудно обнаружить слабые сигналы, при этом стоимость значительно выше, в сравнении с устройствами, функционирующими на основе технологии MEMS.
Пьезоэлектрические акселерометры представляют собой прибор для измерений уровня вибраций. На сегодняшний день очень популярен среди пользователей отрасли промышленности, где есть необходимость в осуществлении контроля и диагностики работы машин и иных приспособлений.
Принцип функционирования данных устройств очень схож с вышеуказанным прибором. От воздействующего на них ускорения не происходит перемена показателей сопротивления, а осуществляется генерация электронапряжения конкретной величины. Если среди перечисленных вариантов акселерометров вам не удалось подобрать необходимый вариант, то прочие конструкции непременно смогут удовлетворить все ваши требования и предпочтения.
Например, большим спросом пользуются IEPE и отлично функционирующие в экстремальном температурном режиме пьезоэлектрические зарядные акселерометры.
SF-BOB-13926 Датчик: акселерометр; 1,95÷3,6ВDC; I2C; MMA8452Q; ±2,±4,±8g
SF-DEV-09267 Датчик: акселерометр; аналоговый; ADXL335; LilyPad; 20мм
OKY3230 Датчик: положения; акселерометр; 3÷5ВDC; I2C; MMA8451
