Дізнайтеся що таке акселерометр, які бувають їх види та чим потрібно керуватися при виборі акселерометра.
Що таке акселерометр?
Акселерометри – це пристрої, які вимірюють прискорення, тобто швидкість зміни швидкості об’єкта. Вони вимірюють у метрах на секунду в квадраті (м/с2) або в силі тяжіння (g). Одна сила G для нас тут, на планеті Земля, еквівалентна 9,8 м/с2, але вона дещо змінюється з висотою (і буде різною на різних планетах через варіації гравітаційного притягання). Акселерометри корисні для вимірювання вібрацій у системах або для орієнтації.
Як вибрати хромбук: огляд найкращих в 2023 році
Як працює акселерометр?
Акселерометри – це електромеханічні пристрої, які відчувають статичні або динамічні сили прискорення. До статичних сил належить сила тяжіння, тоді як динамічні сили можуть включати вібрації та рух.
Акселерометри можуть вимірювати прискорення по одній, двох або трьох осях. 3-осьові пристрої стають все більш поширеними, оскільки вартість розробки для них зменшується.
Як правило, акселерометри містять всередині ємнісні пластини. Деякі з них є нерухомими, а інші прикріплені до крихітних пружин, які рухаються всередині, коли на датчик діють сили прискорення. Коли ці пластини рухаються одна відносно одної, ємність між ними змінюється. За цими змінами ємності можна визначити прискорення.
Інші акселерометри можуть базуватися на п’єзоелектричних матеріалах. Ці крихітні кристалічні структури виділяють електричний заряд, коли піддаються механічному впливу (наприклад, прискоренню).
Як підключитися до акселерометра
Для більшості акселерометрів основними підключеннями, необхідними для роботи, є живлення та лінії зв’язку.
Інтерфейс зв’язку
Акселерометри обмінюються даними через аналоговий, цифровий або широтно-імпульсний інтерфейс зв’язку.
Аналоговий – акселерометри з аналоговим інтерфейсом показують прискорення через різні рівні напруги. Ці значення, як правило, коливаються між заземленням і рівнем напруги живлення. Для зчитування цього значення можна використовувати АЦП на мікроконтролері. Вони, як правило, дешевші за цифрові акселерометри.
Цифрові – акселерометри з цифровим інтерфейсом можуть обмінюватися даними через протоколи зв’язку SPI або I2C. Вони, як правило, мають більшу функціональність і менш чутливі до шумів, ніж аналогові акселерометри.
Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) – акселерометри, які виводять дані за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), виводять квадратні хвилі з відомим періодом, але з робочим циклом, який змінюється зі зміною прискорення.
Потужність
Акселерометри зазвичай є малопотужними пристроями. Необхідний струм зазвичай лежить в діапазоні мікро (мк) або міліампер, з напругою живлення 5В або менше. Споживаний струм може змінюватися залежно від налаштувань (наприклад, режим енергозбереження в порівнянні зі стандартним робочим режимом). Ці різні режими можуть зробити акселерометри добре придатними для застосувань з живленням від батареї.
Як вибрати акселерометр
Вибираючи акселерометр, важливо враховувати декілька характеристик, зокрема вимоги до живлення та інтерфейси зв’язку, про які йшлося вище. Нижче наведено додаткові характеристики для розгляду.
Діапазон
Більшість акселерометрів мають певний діапазон вимірюваних зусиль. Цей діапазон може варіюватися від ±1g до ±250g. Зазвичай, чим менший діапазон, тим чутливішими будуть показання акселерометра. Наприклад, для вимірювання невеликих вібрацій на стільниці використання акселерометра малого діапазону дасть більш детальні дані, ніж використання діапазону 250g (який більше підходить для ракет).
Додаткові функції
Деякі акселерометри мають такі функції, як виявлення дотику (корисно для малопотужних застосувань), виявлення вільного падіння (використовується для активного захисту жорсткого диска), температурна компенсація (для підвищення точності в ситуаціях мертвої точки) і вимірювання діапазону 0 g. Це інші функції, які слід враховувати при покупці акселерометра. Потреба в цих типах функцій акселерометра буде визначатися додатком, в якому він буде використовуватися
Існують також блоки інерційних вимірювань (IMU), які можуть містити акселерометри, гіроскопи і навіть, іноді, магнітометри в одному корпусі або на одній платі ІС. Деякі приклади включають MPU6050 і MPU9150. Вони зазвичай використовуються в системах відстеження руху і системах наведення БПЛА, де важливим є місцезнаходження і орієнтація об’єкта.
Акселерометр в мобільних телефонах
Акселерометр – це вбудований компонент для вимірювання прискорення будь-якого мобільного пристрою. За допомогою акселерометра визначаються такі рухи, як розгойдування, нахили, обертання, струшування. Значення XYZ використовується для обчислення та виявлення рухів.
У біології він використовується дослідниками для кількісної оцінки швидкості, з якою тварина розсіює енергію в дикій природі, визначаючи частоту рухів кінцівок і загальне динамічне прискорення тіла. У деяких медичних застосуваннях акселерометр використовується в крокомірах для підрахунку кожного кроку людини, яка займається фізичними тренуваннями, такими як біг, біг підтюпцем тощо. Акселерометр, що використовується в навігаторі, вимірює рух людини і показує вказівник на карті (як в додатку Google map).
Джерело: https://learn.sparkfun.com
