Funktionsweise und Anwendungen von Beschleunigungssensoren

Wir verwenden Sensoren zusammen mit unseren Geräten zur Überwachung und Steuerung verschiedener physikalischer Größen. Mithilfe von Sensoren interagieren die Geräte mit der Umgebung. Mit dem Aufkommen der Technologie verfügen wir heute über eine breite Palette von Sensoren; sowohl in analoger als auch in digitaler Form, um physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Richtung, Lichtintensität usw. zu messen. Einer dieser Sensoren, der verwendet wird, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Geräte zu messen, ist der Beschleunigungssensor.

Was ist ein Beschleunigungssensor?

Die Geschwindigkeitsänderung des Körpers in Abhängigkeit von der Zeit wird als Beschleunigung bezeichnet. Gemäß der Relativtheorie gibt es in Abhängigkeit von dem relativen Objekt, mit dem die Beschleunigung gemessen wird, zwei Arten von Beschleunigungen. Die richtige Beschleunigung, d. h. die physikalische Beschleunigung des Körpers relativ zur Trägheit oder des Beobachters, der relativ zum Messobjekt ruht.

Die Koordinatenbeschleunigung hängt von der Wahl des Koordinatensystems und der Wahl der Beobachter ab. Dies entspricht nicht der richtigen Beschleunigung. Der Beschleunigungssensor ist das elektromechanische Gerät, das verwendet wird, um die richtige Beschleunigung des Objekts zu messen.

Arbeitsprinzip

Das grundlegende Arbeitsprinzip eines Beschleunigungsmessers ist beispielsweise eine abgeladene Masse auf einer Feder. Wenn dieses Gerät eine Beschleunigung erfährt, wird die Masse verschoben, bis die Feder die Masse leicht bewegen kann, mit der gleichen Geschwindigkeit, die der erfassten Beschleunigung entspricht. Dann wird dieser Verschiebungswert verwendet, um die Beschleunigung zu messen.

Beschleunigungsmesser sind als digitale Geräte und als analoge Geräte erhältlich. Beschleunigungsmesser werden mit verschiedenen Methoden entwickelt. Piezoelektrische, piezoresistive und kapazitive Komponenten werden im Allgemeinen verwendet, um die im Beschleunigungsmesser verursachte mechanische Bewegung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Piezoelektrische Beschleunigungsmesser bestehen aus Einkristallen. Diese nutzen den piezoelektrischen Effekt, um die Beschleunigung zu messen. Bei Belastung erzeugen diese Kristalle eine Spannung, die interpretiert wird, um die Geschwindigkeit und Orientierung zu bestimmen.

Kapazitive Beschleunigungsmesser verwenden ein mikrobearbeitetes Siliziumelement. Hier wird eine Kapazität erzeugt, wenn eine Beschleunigung erfasst wird, und diese Kapazität wird in eine Spannung umgewandelt, um die Geschwindigkeitswerte zu messen.

Moderne Beschleunigungsmesser sind die kleinsten MEMS, die aus einem freitragenden Balken mit Prüfmasse bestehen. Beschleunigungsmesser sind als zweidimensionale und dreidimensionale Formen erhältlich, um die Geschwindigkeit zusammen mit der Orientierung zu messen. Wenn der obere Frequenzbereich, der Hochtemperaturbereich und ein geringes Gehäusegewicht erforderlich sind, sind piezoelektrische Beschleunigungsmesser die beste Wahl.

Bewerbungen

Die Anwendungen des Beschleunigungssensors sind wie folgt:

• Für Trägheitsnavigationssysteme werden hochempfindliche Beschleunigungsmesser verwendet.
• Um Schwingungen in rotierenden Maschinen zu erkennen und zu überwachen.
• Um Bilder in aufrechter Position auf Bildschirmen von Digitalkameras anzuzeigen.
• Zur Flugstabilisierung in Drohnen.
• Beschleunigungsmesser werden verwendet, um die Orientierung zu erfassen, Beschleunigungen, Vibrationen und Stöße zu koordinieren.
• Wird verwendet, um die Position des Geräts in Laptops und Mobiltelefonen zu erkennen.
• Hochfrequenzaufzeichnung der biaxialen und triaxialen Beschleunigung in biologischen Anwendungen zur Unterscheidung von Verhaltensmustern von Tieren.
•  Maschinenzustandsüberwachung.
•  Um Fehler in Rotatormaschinen zu erkennen.
•  Diese werden auch für die Gebäude- und Bauwerksüberwachung verwendet, um die Bewegung und Schwingung der Struktur bei dynamischen Belastungen zu messen.
•  Um die Tiefe der HLW-Thoraxkompressionen zu messen.
• Navigationssysteme verwenden Beschleunigungssensoren, um die Richtung zu kennen.
• Fernerkundungsgeräte verwenden auch Beschleunigungsmesser, um aktive Vulkane zu überwachen.

Verwendungen/Beispiele

Einige der Anwendungsbeispiele für Beschleunigungssensoren sind Flugzeuge, Raketen, Erdbebenfängernetzwerke für die wissenschaftliche Erforschung von Erdbeben, Pumpen, Lüfter, Walzen, Kompressoren, Zolls AED plus, Laufrad, Intelligente Verdichtungswalzen, Airbag-Auslösesystem, elektronisches Stabilitätskontrollsystem in Automobilen, Neigezügen, Gravimetrie, Camcorder, Glogger VS2, Mobiltelefone usw…

Ja, auch Ihr Smartphone verfügt über einen Beschleunigungssensor. Es wird zusammen mit dem Gyroskop verwendet, um den Winkel und die Ausrichtung des Telefons zu messen. Haben Sie die Funktion des Beschleunigungssensors in Ihrem Smartphone bemerkt? Wie hat es dir geholfen?