Beschleunigungsmesser vs. Gyroskop – So unterscheiden Sie zwischen den beiden Sensoren

Bewegungssensoren sind in der technologischen Welt mit einem Sturm von entscheidender Bedeutung, da sie Bewegungen erkennen und messen. Die Sensoren umfassen einen Beschleunigungsmesser im Vergleich zu einem Gyroskop, das über ein mikroelektromechanisches System (MEMS) arbeitet.

Die gute Nachricht ist, dass Sie Tonnen von Sensoren auf dem Markt finden werden. Es kann jedoch schwierig sein, sich für das beste Gerät zu entscheiden, daher werden wir heute die Unterschiede zwischen einem Beschleunigungsmesser und einem VS-Gyroskop besprechen.

Gyroskop

(Gyroskop) 

Definition

Ein Gyroskopsensor ist ein kompaktes Gerät, das mit Hilfe der Erdanziehungskraft die Ausrichtung oder Rotationsänderungen bestimmt. Dann ist sein Hauptprinzip die Erhaltung des Drehimpulses.

Einige Gyroskope umfassen MEMS, elektronische und mechanische Gyroskope usw.

Funktionsprinzip

Die Kreiselstruktur besteht aus einem Rotor, Kardanringen (drei Ringe, die den Rotor umgeben), einem Kreiselrahmen und einer Drehachse.

Teile eines Kreisels

Normalerweise arbeitet ein Gyroskop über einen Präzessionseffekt, wodurch die Drehung der Drehachse es ihm ermöglicht, der Schwerkraft zu trotzen. Mit anderen Worten, es passt sich sofort an die Seite an, anstatt aufgrund der Schwerkraft umzufallen.

Anwendungen

• Einige der Anwendungen des Gyroskops umfassen:
• Verbraucherelektronen über MEMS-Gyroskope wie High-End- und Mittelklasse-Android-Telefone
• Trägheitsleitsysteme durch die Trägheitsmesseinheit (IMU),
• Stabilität in Schiffen, Motorrädern und Fahrzeugen
• Raumstationen und 

(Orbitale Raumstation)

• Flugzeug.

Beschleunigungsmesser

Definition

Ein Beschleunigungsmesser ist ein elektromechanisches Gerät, das nicht-gravitative Beschleunigung erkennt und misst. Das heißt, reagiert auf Vibrationen, die durch zeitliche Bewegung hervorgerufen werden.

PCB-Beschleunigungsmesser

Darüber hinaus bestimmen sie üblicherweise die Ausrichtung und erfassen Vibration, Geschwindigkeit oder Position.

Funktionsprinzip

Beschleunigungsmesser haben zwei unterschiedliche Arbeitsprinzipien, d. h. Kapazitätsänderung und piezoelektrischer Effekt.

Kapazitätsänderung

Die erste Methode verwendet eine Formel, um die Beschleunigung zu finden. Also Kraft =Masse × Beschleunigung. Daher ist die Beschleunigung die gegenwärtige Kraft/Masse des Objekts.

Arbeitsschritte

• Zuerst gibt es zwei kapazitive Platten.
• Dann drückt die Masse eines Objekts auf eine der kapazitiven Platten und verursacht eine Kapazitätsänderung. Auf diese Weise messen Sie auch die Kraft.
• Schließlich messen wir die Beschleunigung unter Verwendung des Wertes bekannter Masse und Kraft.

Piezoelektrischer Effekt

Schritte

• Beschleunigungsmesser erzeugen bei Vibrationen eine Spannung, da sie mikroskopisch kleine Kristallstrukturen enthalten, die beim Drücken Spannung erzeugen.
• Zweitens gibt die erzeugte Spannung Aufschluss über die Höhe der aktuellen Beschleunigung.

Bewerbungen

• Beschleunigungsmesser-Anwendungen sind wie folgt:
• Anwendungen oder Spiele, die eine Bewegungserkennung erfordern, wie Kinect, Wii usw.
• Fitness-Wearables oder -Tracker

(tragbares drahtloses Body Area Network) 

• Medizinprodukte, z. B. künstliche Körperteile,
• Fallerkennung,
• Erdbebenerkennung,
• Neigungserkennung, wie bei iPhones, um zu erkennen, ob sich das Telefon im Quer- oder Hochformat befindet,
• Karten-/Kompassanwendungen in einem mobilen Gerät über achsenbasierte Erkennung (Android, iPhones usw.)

Unterschied zwischen Gyroskop und Beschleunigungsmesser

Die folgende Vergleichstabelle zeigt den Unterschied zwischen dem Beschleunigungsmesser und dem Gyroskop.

Wie wähle ich einen Beschleunigungsmesser oder ein Gyroskop?

Bei der Auswahl eines Beschleunigungsmessers oder Gyroskops gibt es mehrere Kriterien, die Sie vor dem Kauf berücksichtigen müssen. Darüber hinaus hängt Ihre Wahl oft vom jeweiligen Projekt und dessen Anforderungen ab.

Lassen Sie uns nun einen Blick auf die Vielzahl der erforderlichen Faktoren werfen.

Beschleunigungsmesser

Zu den Faktoren gehören:

• Reichweite

Wenn Sie hochpräzise Beschleunigungen messen möchten, wählen Sie einen Beschleunigungsmesser mit einem hohen Bereich, vorzugsweise 2 Gs oder höher. Die höchste gemessene Beschleunigung kann ungefähr 5000 G betragen.

• Schnittstelle

Obwohl Beschleunigungsmesser über analoge und digitale Schaltkreise angeschlossen werden können, ist es am besten, sich mit einem mit digitalen Schnittstellen zufrieden zu geben. Beispiele für Schnittstellen sind serielle Schnittstellen wie I2C oder SPI, PWM-Schnittstellen oder Analog-Digital-Wandler-Schnittstellen. Es kann auch mit Boards wie Raspberry Pi und Arduino verbunden werden.

• Die Anzahl der gemessenen Achsen.

Die beiden Arten von Beschleunigungsmessern umfassen drei oder zwei Achsen.

Ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser

Heutzutage hat sich der Fokus auf einen einachsigen Beschleunigungsmesser verlagert, der wie ein Miniatur-3-Achsen-Beschleunigungsmesser aussieht. Die Mini-3-Achsen-Beschleunigungsmesser sind ideal, weil sie die Beschleunigung mit hoher Präzision messen, aber nur auf wenigen Geräten funktionieren. Trotzdem sind sie erschwinglich.

• Stromverbrauch

Berücksichtigen Sie dann die Größe der integrierten Leiterplatte und die Masse des Beschleunigungsmessers, da sie sich auf den Stromverbrauch und die Leistungsempfindlichkeit auswirken. Außerdem liegt der empfohlene Stromverbrauch im Bereich von etwa 100 µA.

Darüber hinaus finden Sie einen digitalen Beschleunigungsmesser mit Schlaffunktion, da dies hilft, Energie zu sparen, wenn das Gerät inaktiv ist.

• Bonusfunktionen

Neuere Beschleunigungsmessermodelle verfügen über Bonusfunktionen wie Tap-Sensing, 0-g-Erkennung, Schlafsteuerung und wählbare Messbereiche.

• Empfindlichkeit

Empfindlichkeit bezieht sich auf die messbare Menge an vertikaler Kraft durch einen Beschleunigungsmesser entsprechend einer Beschleunigungsänderung. Leider führt das Beschleunigen des Beschleunigungsmessers ständig zu einer ungenauen Messung aufgrund der geringen empfindlichen Ausgabe.

• Kosten

Schauen Sie sich schließlich immer Ihr Budget an. Wenn Sie beispielsweise die Beschleunigung zu geringen Kosten messen müssen, entscheiden Sie sich für Neigungs-/Richterschalter und nicht für Beschleunigungsmesser.

Beschleunigungsmesser vs. Gyroskop: Gyroskop

Zu den Faktoren gehören:

• Reichweite

Halten Sie zunächst den maximalen Bereich des Gyroskops niedriger als die maximale Winkelgeschwindigkeit, die Sie messen müssen. Halten Sie andererseits die Reichweite des Gyroskops etwas höher als den erwarteten Wert, um eine höhere Präzision und Empfindlichkeit zu erzielen.

• Digital vs. Analog (Schnittstellen)

Fast alle Gyroskope haben analoge Ausgangsschnittstellen, aber in seltenen Fällen finden Sie einige mit digitalen Schnittstellen, dh I2C oder SPI. Die analoge Ausgangsschnittstelle lässt sich einfach in eine MCU integrieren.

• Die Anzahl der gemessenen Achsen.

Dreiachsen-Gyroskop

Ein 3-Achsen-Gyroskop beginnt neuerdings auf dem Vormarsch, wobei die verfügbaren Gyroskope auf dem Markt 2- oder 1-Achsen sind. Entscheiden Sie sich bei Ihrer Auswahl für ein Gyroskop, das zu Ihren Messanforderungen passt. Beispielsweise messen einige 2-Achsen-Geräte oft Roll und Nick, während der Rest Gier und Nick messen kann.

• Stromverbrauch

Wenn Sie an einem batteriebetriebenen Projekt arbeiten, sollte Ihre Wahl des Kreisels in Bezug auf den Stromverbrauch berücksichtigt werden. Der Normstromverbrauch liegt im 100er µA-Bereich.

Überprüfen Sie auch, ob der Kreisel über eine Schlaffunktion zur Energieeinsparung verfügt, wenn er nicht benötigt wird.

• Bonusfunktionen

Die meisten Kreisel haben eine zusätzliche Temperaturausgabefunktion, die bei der Driftkompensation hilft.

• Kosten

Die Kosten für Gyroskope setzen die anderen Faktoren nicht außer Kraft. Daher können Sie sich mit einem günstigen begnügen.

Schlussfolgerung

Vielen Dank, dass Sie bis zum letzten Teil dieses Themas durchgehalten haben. Wir hoffen, dass Sie in Zukunft fundierte Entscheidungen zu Beschleunigungsmessern oder Gyroskopen treffen werden. Wenn Sie jedoch Klärungsbedarf haben, wenden Sie sich bitte an uns, um Unterstützung zu erhalten.