Принцип работы акселерометра: Что это и для чего нужен в смартфоне акселерометр, принцип работы устройства

Содержание

Принцип работы датчика ускорения

Принцип работы датчика ускорения в общих словах такой: при воздействии на подвижный элемент датчика массой возникает смещение, пропорциональное ускорению. Независимо от конструкции датчика ускорений его основная цель заключается в детектировании перемещения этой массы относительно корпуса устройства и преобразовании его в пропорциональный электрический сигнал. Поэтому другой составной частью всех акселерометров является детектор перемещений, способный измерять микроскопические амплитуды вибрационных колебаний или линейных ускорений.

На рис. 3.2 показана конструкция емкостного акселерометра, изготовленного с использованием МСТ (микросистемная техника). В кристалле кремния 1 вытравлены участки 2 так, что значительная инертная масса 3 механически отделена от других частей акселерометра. Она соединена с ними лишь тонкими перемычками 4, которые играют роль упругих элементов. На небольшом расстоянии (~10 мкм) от кристалла кремния сверху и снизу расположены металлические электроды 5 и 6. Роль демпфера играет вязкая непроводящая жидкость, которой заполняется пространство между электродами и кремнием.

Рис. 3.2 Конструкция емкостного акселерометра

Инертная масса 3 в такой конструкции может перемещаться только по вертикали. Электрические ёмкости между ней и верхним (нижним) электродами включены в противоположные плечи электрической мостовой схемы переменного тока. Её балансируют так, чтобы при отсутствии ускорения сигнал на выходе равнялся нулю. Когда объект, на котором установлен акселерометр, движется с ускорением, направленным вдоль оси сенсора, инертная масса 3 смещается из положения равновесия, вследствие чего одна из емкостей возрастает, а другая уменьшается. Из-за нарушения баланса на выходе мостовой схемы появляется напряжение соответствующего знака и тем большее, чем больше ускорение. Мостовую электрическую схему, необходимые электронные ключи, усилители, элементы термокомпенсации – все, что требуется для обработки сигналов и калибровки акселерометра, – формируют ныне методами МСТ на том же кристалле кремния.



В описанной конструкции акселерометра ускорение, которое и является здесь первичным информационным сигналом, сначала превращается в линейное перемещение инертной массы. Перемещение, в свою очередь, преобразуется в изменение емкости верхнего и нижнего конденсаторов, а последнее – в электрический сигнал.

Сегодня используются три технологии построения акселерометра:

· Пьезоэлектрические акселерометры – самый распространенный вид акселерометров, которые широко используются для решения задач тестирования и измерений. Такие акселерометры имеют очень широкий частотный диапазон (от нескольких Гц до 30 кГц) и диапазон чувствительности, а также выпускаются в различных размерах и формах. Выходной сигнал пьезоэлектрических акселерометров может быть зарядовым (Кл) или по напряжению. Датчики могут использоваться для измерений как удара, так и вибрации.

· Пьезорезистивные акселерометры обычно имеют малый диапазон чувствительности, поэтому они больше подходят для детектирования ударов, чем определения вибрации. Еще одна область их применения – испытания на безопасность при столкновении. В большинстве своем пьезорезистивные акселерометры отличаются широким диапазоном частот (от нескольких сотен Гц до 130 кГц и более), при этом частотная характеристика может доходить до 0 Гц (т.н. DC датчики) или оставаться неизменной, что позволяет измерять сигналы большой продолжительности.

· Акселерометры на переменных конденсаторах относятся к компонентам новейших технологий. Как и пьезорезистивные акселерометры, они имеют выход по постоянному току. Такие акселерометры отличаются высокой чувствительностью, узкой полосой пропускания (15–­3000 Гц) и отличной температурной стабильностью. Погрешность чувствительности в полном температурном диапазоне до 180°C не превышает 1.5 %. Акселерометры на переменных конденсаторах используются для измерений низкочастотной вибрации, движения и фиксированного ускорения.

Измеряемые параметры

Параметры, измеряемые акселерометрами, можно сгруппировать в следующие классы:

1. Измерение вибрации: объект вибрирует, если он производит колебательные движения относительно положения равновесия. Вибрацию измеряют в транспортной и аэрокосмической промышленности, а также на промышленном производстве.

2. Измерение ударных ускорений: внезапное возбуждение структуры, создающее резонанс. Ударный импульс может создаваться взрывом, ударом молотка по предмету или в результате столкновения с другим объектом.

3. Измерение движения: медленное перемещение со скоростью от доли секунды до нескольких минут, например, перемещение руки робота или подвеска автомобиля.

4. Сейсмоисследования: измерения малых перемещений и низкочастотной вибрации. Такие измерения требуют специализированных малощумящих акселерометров с высокой разрешающей способностью. Акселерометры для сейсмоисследований контролируют движения мостов, полов, а также определяют землетрясения.

Для измерения вибрации используются емкостные и пьезоэлектрические акселерометры. Пьезоэлектрические акселерометры благодаря их широкой частотной характеристике, хорошей чувствительности и высокой разрешающей способности. В зависимости от типа выходного сигнала они могут быть с зарядовым выходом и с выходом по напряжению (IEPE).

В последнее время широко используются акселерометры с вольтовым выходным сигналом, поскольку они удобны в применении. Несмотря на разнообразие торговых марок и модификаций, все производители компонентов этой группы придерживаются единого псевдо-стандарта, поэтому легко заменяемы между собой. Обычно такие акселерометры имеют в своей структуре усилитель заряда, поэтому не требуют дополнительных внешних компонентов. Всё, что нужно для подключения акселерометра – это источник постоянного тока. Таким образом, для измерения вибраций в известном диапазоне и в пределах температурной нормы -55…125°C (до 175°C для высокотемпературных моделей) рекомендуется использовать пьезоэлектрические акселерометры с выходным сигналом по напряжению.

Преимущества акселерометров с зарядовым выходом проявляются в возможности работы при высоких температурах и в широком диапазоне амплитуды, который определяется настройками усилителя заряда (заметим, что акселерометры по напряжению имеют фиксированный диапазон амплитуды). Типичный рабочий диапазон температур составляет -55…288°C, а специализированные компоненты могут работать в диапазоне -269…760°C.

Однако в отличие от IEPE акселерометров, емкостные датчики требуют применения специальных малошумящих кабелей, цена которых значительно превышает цену на стандартные коаксиальные кабели. Для подключения датчиков также потребуются усилители заряда и линейные конвертеры. Подводя итоги, можно придти к заключению, что емкостные акселерометры предпочтительны для высокотемпературных измерений неизвестных заранее ускорений.

Для измерения вибрации очень малой частоты, рекомендуется использовать акселерометры на переменных конденсаторах (VC). Их частотная характеристика составляет от 0 Гц до 1 кГц, в зависимости от требуемой чувствительности. При проведении измерений низкочастотной вибрации VC акселерометр с частотной характеристикой 0–15 Гц будет иметь чувствительность 1В/g. Такие датчики незаменимы в электрогидравлических шейкерах, в автомобилестроении, в тестовых испытаниях машин и конструкций, в системах подвески, железнодорожном транспорте.

Для измерений ударных ускорений используются две технологии, модельный ряд представлен компонентами на различный уровень силы удара и с различными выходными характеристиками. Выбор акселерометра для ударных ускорений, в первую очередь, зависит от ожидаемого уровня ударного ускорения.

Низкий уровень <500g

Столкновение <2000g

Поле в дальней зоне 500–1000g, датчик на расстоянии 2 метров от точки удара. Поле в ближней зоне >5000g, датчик на расстоянии менее 1 метра от точки удара.

Для измерения малых ударных ускорений можно использовать акселерометры общего применения. Акселерометр должен иметь линейный диапазон до 500g и ударопрочность 500g. Обычно для этого используются датчики с выходным сигналом по напряжению, поскольку они не чувствительны к кабельным вибрациям. Для аттенюации резонанса рекомендуется использовать усилитель с фильтром нижних частот.

Для тестовых испытаний машин на безопасность используются пьезорезистивные акселерометры.

Для измерения движения, фиксированного ускорения и низкочастотной вибрации подходящим выбором станут акселерометры с переменной емкостью. Они позволяют измерять медленные изменения ускорения и низкочастотную вибрацию, при этом уровень их выходного сигнала достаточно высок. Также, такие датчики обеспечивают высокую стабильность в широком диапазоне рабочих температур.

При установке VC акселерометра в положение, когда его ось чувствительности параллельна оси земного притяжения, выходной сигнал датчика будет равен усилию в 1g. Такая закономерность известна как DC отклик. Благодаря такой особенности, акселерометры на переменных конденсаторах часто используются для измерений центробежной силы или ускорений и замедлений подъемных устройств.

 

Таким образом, по рабочему диапазону частот в системе можно использовать только пьезоэлектрический датчик, например такой, который используется в качестве датчика детонации в системе управления двигателем внутреннего сгорания.

Принцип действия датчика

Конструктивно датчик детонации представляет собой акселерометр, то есть прибор, преобразующий энергию механических колебаний станка в электрический сигнал. Другими словами, это приемник звуковых колебаний в твердых телах.

При возникновении вибрации инерционная масса воздействует на пьезоэлемент с соответствующими частотой и усилием, в результате возникновения пьезоэффекта на контактах появляется электрический сигнал.

Большое значение имеет место установки датчика детонации на станке. При его выборе руководствуются следующими критериями:
— сигналы от каждого узла станка не должны сильно различаться по уровню;
— уровень сигнала должен иметь достаточную для его дальнейшей обработки величину;
— помехи, возникающие от других шумов работающего станка, должны быть минимальными.
Важными характеристиками датчика детонации являются:
— температурный диапазон. Датчик должен быть работоспособным до 150 – 200 о С;
— собственная резонансная частота. По принципу определения наличия детонации различают системы с резонансными и широкополосными датчиками детонации. В системах с резонансным датчиком значение собственной резонансной частоты совпадает с частотой детонационных колебаний в цилиндре, а в системах с широкополосным датчиком собственная резонансная частота датчика значительно выше, но на частотной характеристике существует равномерный участок, лежащий в диапазоне частот детонационных колебаний;

— коэффициент преобразования. Он показывает, как соотносится амплитуда выходного сигнала с амплитудой детонационных колебаний в месте установки датчика (mv/g).

Внешний вид датчика приведен на рис. 3.4.

Рис.3.4 Широкополосный датчик ускорений

 

Работа пьезоэлектрического датчика основана на том, что некоторые типы материалов генерируют электростатическую энергию или напряжение, когда к ним прикладывается механическая нагрузка. Наиболее часто применяемым пьезоматериалом являются кварц, поскольку он имеет низкую чувствительность к изменению температуры и хорошую линейность по широкому диапазону уровней напряжений с низким гистерезисом. Пьезоэлектрические преобразователи обеспечивают равномерный выход на частотах до 50 кГц. Кварцевые преобразователи имеют температурный диапазон от – 200 о С до + 300 о С.

На рис. 3.5 показана конструкция датчика детонации.

 

 

Рис. 3.5 Конструкция пьезоэлектрического датчика детонации: 1 — корпус, 2 — инерционный элемент, 3 — пьезоэлемент, 4 — отверстие соединения с атмосферой, 5 — выходные контакты

 

Из литературы /глава 2/ известно, что появление дефектов в работе механизмов станка приводит к возникновению колебаний в следующем диапазоне частот: 500-5000 Гц (для изношенных зубьев шестерен).

Таким образом, для использования штатного датчика детонации в целях вибродиагностики станка необходимо убедиться, что он обладает равномерной АЧХ в диапазоне частот от 500Гц до 5кГц. Таким датчиком является датчик детонации типа 18.3855-01.

 

 

что это такое, принцип работы, функции

 

Что такое акселерометр в телефоне

Этот термин изначально происходит от латинского слова «accelero», которое в дословном переводе означает «ускоряю». Прибор, именуемый акселерометр, используется для измерения кажущегося ускорения или разницы между гравитационным и истинным ускорением физического тела или объекта.

Другое название прибора – G-сенсор. Реализация функции в смартфоне предполагает определение угла наклона аппарата относительно поверхности земли путем сопоставления трёх координат: X, Y и Z, или ширины, длины и высоты соответственно.

Специальное программное обеспечение отвечает за смену ориентации изображения на экране в зависимости от полученных датчиком координат.

Но «умный» прибор, обладающий компактными размерами (меньше 10-копеечной монеты), способен реагировать не только на изменение положения корпуса в системе координат. Дополнительно он воспринимает внешние воздействия, такие как встряхивание, толчок или поворот. В зависимости от настройки программных процессов и требований установленного приложения, каждое действие рождает ответную реакцию.

В каждом смартфоне присутствует ещё один датчик, способный улавливать изменение угла наклона, который именуется гироскоп. Его задача идентична и состоит в определении положение устройства относительно земной поверхности. Современные аппараты, для улучшения работы используют данные, получаемые сразу от двух датчиков, поэтому можно сказать, что они дополняют друг друга.

Принцип устройства и действия датчика

В классическом исполнении этот небольшой по размерам датчик имеет простую конструкцию и состоит из трёх компонентов: пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина закрепляется на неподвижной рамке. На её свободный конец прикрепляется грузик или масса, движение которого ограничено демпфером, необходимым для погашения вибраций, создаваемых при раскачивании.

При появлении ускорения наблюдается движение массы, приводящее к деформации пружины, что фиксируется измерительным блоком, преобразующим эти колебания в конкретные величины.

По завершению манипуляции за счёт пружины инертная масса занимает своё первоначальное положение. Датчик необходим для фиксации изменения уровня смещения относительно состояния покоя.

Также, когда речь заходит об акселерометре, вводится такое понятие, как ось чувствительности прибора. Всего их три, по числу составляющих системы координат. При наличии одной оси встроенный датчик сумеет передать изменение положение только в пределах чувствительности данной координаты.

К сведению!

Для достижения нормальной работы требуется три оси чувствительности, тогда происходит полноценное вычисление изменения положения устройства в трёхмерной системе координат.

Современные мобильные устройства имеют небольшие габариты, поскольку каждый производитель старается сделать свой флагман ультратонким. Поэтому разместить внутри корпуса классический акселерометр не представляет возможным. Он заменяется небольшой микросхемой, внутри которого имеется инертная масса, но нет пружины в стандартном её понимании, хотя чувствительные датчики могут чётко определять изменение угла наклона устройства.

Датчики для акселерометров изготавливаются в автоматическом режиме роботизированными станками. Для получения рабочего экземпляра требуется проведение химической реакции, при которой происходит взаимодействие силикона и иных элементов. Поскольку качество и точность будет зависеть от правильности расчётов и пропорций, то в условиях столь минимального размера добиться этого посредством физического воздействия невозможно.

Функции акселерометра и их применение

Наличие данного датчика в смартфоне является достаточно полезной функцией, поскольку с его помощью удается повысить комфортность использования устройства.

К сведению!

Человек, который успел ощутить всю прелесть телефона с акселерометром, уже не сможет использовать устаревшие модели, не имеющие G-сенсора, в силу отсутствия важных функций, являющихся уже привычными в современном мире.


Шагомер

Первым применением акселерометру станет использование его для определения количества пройденных шагов. Эта функция пригодится любителям спорта или людям, которые занимаются фитнесом. Также большое количество современных телефонов имеют приложения, позволяющие следить за собственным здоровьем, где обязательно присутствует шагомер. Точность показаний не является идеально точной, но позволяет корректировать собственный режим тренировок для повышения их результативности.

Управление в играх

Ещё одной важной функцией является возможность управления игровым процессом посредством изменения угла наклона. Особенно удобно это в гоночных играх, где смартфон с акселерометром станет заменой руля, подключаемого к ноутбуку или стационарному ПК с целью упрощения процесса и ощущения большего погружения в игру. Эффективность управления будет зависеть от амплитуды совершаемых движений.

Автоповорот экрана

Просмотр фотографии или видеоролика становится более комфортным при изменении ориентации экрана на горизонтальную. Это упрощает восприятие информации и позволяет меньше напрягать зрение. Отвечает за подобный процесс акселерометр. Также посредством изменения положения картинки на экране становится проще работать с документами или электронными таблицами.

Улучшение навигации

Посредством встроенного акселерометра улучшается работа геопозиционирования устройства в пространстве. Это может понадобиться при работе даже самого простого компаса, который будет реагировать на изменение положения устройства относительно системы координат.

Физическое управление смартфоном

Некоторые современные флагманы имеют возможность управления работой отдельных встроенных приложений посредством жестов или изменение положения устройства. Акселерометр применяется для смены трека музыкального плеера, отключения будильника, выключения звука входящего звонка при перевороте аппарата экраном вниз.

К сведению!

В большинстве случаев осуществление физического управления смартфоном следует активировать в настройках, для чего следует предварительно внимательно ознакомиться с руководством по эксплуатации или советами внутреннего помощника.


Включение и отключение функции

Не всегда функция автоповорота экрана включена по умолчанию, поэтому требуется изменение настроек смартфона, чтобы активировать акселерометр. Это можно сделать двумя способами:

  1. Посредством перехода в меню настроек, где необходимо выбрать пункт «Экран» и просто включить автоматический поворот экрана при изменении положения устройства.
  2. Путем активации нужной пиктограммы через шторку уведомлений, где находятся иконки для быстрого доступа к определенным функциям. Автоповорот экрана изображен в виде чуть склоненного смартфона и стилизованных штрихов, обозначающих движение.

В некоторых моментах автоматическое изменение изображения будет мешать. Для отключения этой функции можно воспользоваться указанными выше способами.

Калибровка датчика

Если существует проблема корректной работы датчика, следует производить его настройку и калибровку. Это достаточно простой процесс, который автоматизирован и потребует от пользователя выполнения минимума действий:

  1. Скачивание из PlayMarket бесплатного приложения.
  2. Установка смартфона на ровной поверхности.
  3. Включение утилиты и переход к пункту «Калибровка».

Далее весь процесс происходит в автоматическом режиме с оповещением пользователя о его завершении посредством появления соответствующей надписи.

Акселерометр не работает: что делать

Бывают ситуации, когда датчик перестаёт работать корректно или вообще отказывается функционировать даже после проведения калибровки. Проблема может быть вызвана программным сбоем или же выходом из строя самой микросхемы. В зависимости от причин появления необходим различный подход к устранению неполадки.

Программный сбой

В этом случае пользователю следует вспомнить последние установленные приложения, которые могли вызвать конфликт оборудования или программного кода. Первым делом рекомендуется удалить все новые приложения и опробовать акселерометр.

Если эти действия не привели к нужному результату, тогда вторым вариантом решения проблемы станет сброс до заводских настроек.

К сведению!

Перед осуществлением данной операции необходимо скопировать всю необходимую и важную информацию из памяти устройства на компьютер или внутрь облачного хранилища.


Для сброса телефона к заводскому состоянию следует выполнить следующие действия:

  • зайти в меню настроек смартфона;
  • выбрать пункт «Восстановление и сброс»;
  • активировать кнопку «Сброс до заводских настроек»;
  • подтвердить действие.

Через некоторое время пользователь получает полностью восстановленный телефон в том состоянии, в котором он был после приобретения.

Ещё одним способом «лечения» программного сбоя является обновление прошивки. При этом желательно подключить смартфон к сети WiFi, поскольку новая прошивка может «весить» гигабайты. Чтобы осуществить обновление программного обеспечения, необходимо перейти к пункту меню «Сведения о телефоне», далее выбрать строчку «Обновление ПО». Последует проверка наличия новых версий и, если они имеются, пользователю останется только скачать их на устройство и завершить процесс обновления.

Аппаратный сбой

Второй причиной, по которой может перестать работать акселерометр, является аппаратный сбой. Единственным способом восстановления нормального функционирования является обращение в специализированную мастерскую, где после проведения диагностических мероприятий мастер решит, какой вид ремонта требуется. Чаще всего осуществляется замена детали на новую, после чего работа аппарата восстанавливается.

Акселерометр является важной деталью, которая необходима для удобного использования современного умного устройства. Также подобные приборы применяются в космической отрасли, промышленности для контроля над вибрацией. Встретить акселерометр можно в жёстком диске, где он применяется для защиты от падений или сотрясений. Ещё раз узнать, что это такое, можно из представленного видео.

 

что это такое, принцип работы, функции

Термин «акселерометр» произошел от латинского accelero, что в переводе означает «ускоряю». Акселерометр – это прибор, с помощью которого измеряется кажущееся ускорение. Другими словами, он призван помочь программному обеспечению смартфона определить положение, а также расстояние перемещения мобильного устройства в пространстве.

Часто этот датчик путают с гироскопом. Однако, это разные датчики, хотя взаимодополняют друг друга, и даже могут выполнять одни и те же функции. Их отличие заключается в принципе работы, а также в эффективности выполнении конкретных задач. Могут использоваться совместно, для достижения наиболее точных результатов.

Что такое акселерометр в телефоне

Этот термин изначально происходит от латинского слова «accelero», которое в дословном переводе означает «ускоряю». Прибор, именуемый акселерометр, используется для измерения кажущегося ускорения или разницы между гравитационным и истинным ускорением физического тела или объекта.
Другое название прибора – G-сенсор. Реализация функции в смартфоне предполагает определение угла наклона аппарата относительно поверхности земли путем сопоставления трёх координат: X, Y и Z, или ширины, длины и высоты соответственно.

Специальное программное обеспечение отвечает за смену ориентации изображения на экране в зависимости от полученных датчиком координат.

Но «умный» прибор, обладающий компактными размерами (меньше 10-копеечной монеты), способен реагировать не только на изменение положения корпуса в системе координат. Дополнительно он воспринимает внешние воздействия, такие как встряхивание, толчок или поворот. В зависимости от настройки программных процессов и требований установленного приложения, каждое действие рождает ответную реакцию.

В каждом смартфоне присутствует ещё один датчик, способный улавливать изменение угла наклона, который именуется гироскоп. Его задача идентична и состоит в определении положение устройства относительно земной поверхности. Современные аппараты, для улучшения работы используют данные, получаемые сразу от двух датчиков, поэтому можно сказать, что они дополняют друг друга.

Самые распространенные типы акселерометров

Большинство коммерческих устройств оснащены емкостными, пьезорезистивными и пьезоэлектрическими приборами для преобразования механического движения в электрический сигнал.

1. Пьезоэлектрические акселерометры используют пьезоэлектрический эффект определенных материалов для измерения ускорения, вибрации или механического удара. Эти материалы накапливают электрический заряд (пьезоэлектричество) в ответ на приложенное механическое напряжение.


Принцип работы пьезоэлектрического акселерометра

К массе прикрепляется пьезоэлектрический материал, например, цирконат-титанат свинца. При движении акселерометра масса оказывает механическое давление на этот материал. В результате этого материал вырабатывает крошечное электрическое напряжение, которое можно расшифровать, чтобы вычислить соответствующее ускорение.

2. Пьезорезистивные акселерометры работают по аналогичному принципу. Они используют изменение сопротивления пьезорезистивных материалов для преобразования механического напряжения в выходное напряжение постоянного тока. Эти типы акселерометров подходят для измерений удара, где уровень g и диапазон частот значительно высоки.


Endevco 727 | легкий пьезорезистивный акселерометр, идеально подходящий для измерения удара при испытаниях на падение

Пьезоэлектрические компоненты, напротив, не имеют себе равных по высокотемпературному диапазону и малому весу в упаковке.

3. Емкостные акселерометры основаны на изменении электрической емкости в ответ на ускорение. Они содержат два компонента: первичную (стационарную) пластину, прикрепленную к корпусу, и вторичную пластину, соединенную с массой, которая свободно перемещается внутри корпуса.

Емкость изменяется с расстоянием между двумя металлическими пластинами, и, измеряя емкость, можно определить приложенное ускорение. Эти типы акселерометров могут измерять постоянное, а также медленное переходное и периодическое ускорение.


Трехосный емкостный акселерометр

Современные акселерометры бывают всех трех форм. Они часто представляют собой микроэлектромеханические системы (MEMS), содержащие несколько компонентов, каждый размером от 1 до 100 микрометров. Акселерометры, встроенные в планшеты и смартфоны, обычно имеют площадь менее 100 миллиметров.

Микромеханический акселерометр чувствителен только к одному направлению в плоскости. Двухосевой акселерометр построен путем интеграции двух устройств перпендикулярно, а трехосный акселерометр может быть сделан путем добавления другого устройства вне плоскости. Интегрированный модуль может быть гораздо более точным, чем три отдельных устройства, объединенные после упаковки.

Для достижения сверхвысокой чувствительности можно использовать квантовое туннелирование. Однако этот процесс является чрезвычайно сложным и дорогостоящим.

С помощью существующих технологий мы можем измерять ускорения до тысяч g. Инженерам и производителям приходится идти на компромисс между максимальным измеряемым ускорением и чувствительностью устройства.

Принцип устройства и действия датчика

В классическом исполнении этот небольшой по размерам датчик имеет простую конструкцию и состоит из трёх компонентов: пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина закрепляется на неподвижной рамке. На её свободный конец прикрепляется грузик или масса, движение которого ограничено демпфером, необходимым для погашения вибраций, создаваемых при раскачивании.

При появлении ускорения наблюдается движение массы, приводящее к деформации пружины, что фиксируется измерительным блоком, преобразующим эти колебания в конкретные величины.

По завершению манипуляции за счёт пружины инертная масса занимает своё первоначальное положение. Датчик необходим для фиксации изменения уровня смещения относительно состояния покоя.

Также, когда речь заходит об акселерометре, вводится такое понятие, как ось чувствительности прибора. Всего их три, по числу составляющих системы координат. При наличии одной оси встроенный датчик сумеет передать изменение положение только в пределах чувствительности данной координаты.

К сведению!

Для достижения нормальной работы требуется три оси чувствительности, тогда происходит полноценное вычисление изменения положения устройства в трёхмерной системе координат.

Современные мобильные устройства имеют небольшие габариты, поскольку каждый производитель старается сделать свой флагман ультратонким. Поэтому разместить внутри корпуса классический акселерометр не представляет возможным. Он заменяется небольшой микросхемой, внутри которого имеется инертная масса, но нет пружины в стандартном её понимании, хотя чувствительные датчики могут чётко определять изменение угла наклона устройства.

Датчики для акселерометров изготавливаются в автоматическом режиме роботизированными станками. Для получения рабочего экземпляра требуется проведение химической реакции, при которой происходит взаимодействие силикона и иных элементов. Поскольку качество и точность будет зависеть от правильности расчётов и пропорций, то в условиях столь минимального размера добиться этого посредством физического воздействия невозможно.

Как это работает

Общий алгоритм работы не слишком отличается от изначального прибора. Чип встраивался по принципу неподвижной конструкции с прикрепленными проводниками. Находящаяся внутри инертная масса, подвергаясь ускорению, изменяет свое местонахождение в пространстве. Благодаря этому сдвигу устройство получает данные обо всех изменениях местоположения. Отходящие от устройства проводники находились между контактами, снимающими показания счетчика.

По причине крайне малого размера всех деталей чипа производство деталей производится без вмешательства человека — только автоматизированные конвейеры.

Стоит отметить, что акселерометр в смартфоне – это деталь, позволяющая сохранять важные данные. К примеру, при нахождении устройства в полете (падение или перекидывание) прибор определяет это состояние и отдает команду о блокировке самых хрупких деталей, отвечающих за запись данных. Например, так происходит с записывающей головкой жесткого диска ноутбука.

Однако в современных гаджетах можно встретить не только акселерометр, но и гироскоп.

Функции акселерометра и их применение

Наличие данного датчика в смартфоне является достаточно полезной функцией, поскольку с его помощью удается повысить комфортность использования устройства.

К сведению!

Человек, который успел ощутить всю прелесть телефона с акселерометром, уже не сможет использовать устаревшие модели, не имеющие G-сенсора, в силу отсутствия важных функций, являющихся уже привычными в современном мире.

Шагомер

Первым применением акселерометру станет использование его для определения количества пройденных шагов. Эта функция пригодится любителям спорта или людям, которые занимаются фитнесом. Также большое количество современных телефонов имеют приложения, позволяющие следить за собственным здоровьем, где обязательно присутствует шагомер. Точность показаний не является идеально точной, но позволяет корректировать собственный режим тренировок для повышения их результативности.

Управление в играх

Ещё одной важной функцией является возможность управления игровым процессом посредством изменения угла наклона. Особенно удобно это в гоночных играх, где смартфон с акселерометром станет заменой руля, подключаемого к ноутбуку или стационарному ПК с целью упрощения процесса и ощущения большего погружения в игру. Эффективность управления будет зависеть от амплитуды совершаемых движений.

Автоповорот экрана

Просмотр фотографии или видеоролика становится более комфортным при изменении ориентации экрана на горизонтальную. Это упрощает восприятие информации и позволяет меньше напрягать зрение. Отвечает за подобный процесс акселерометр. Также посредством изменения положения картинки на экране становится проще работать с документами или электронными таблицами.

Улучшение навигации

Посредством встроенного акселерометра улучшается работа геопозиционирования устройства в пространстве. Это может понадобиться при работе даже самого простого компаса, который будет реагировать на изменение положения устройства относительно системы координат.

Физическое управление смартфоном

Некоторые современные флагманы имеют возможность управления работой отдельных встроенных приложений посредством жестов или изменение положения устройства. Акселерометр применяется для смены трека музыкального плеера, отключения будильника, выключения звука входящего звонка при перевороте аппарата экраном вниз.

К сведению!

В большинстве случаев осуществление физического управления смартфоном следует активировать в настройках, для чего следует предварительно внимательно ознакомиться с руководством по эксплуатации или советами внутреннего помощника.

Чем отличается акселерометр от гироскопа?

Хотя в некоторых случаях гироскоп и акселерометр и могут выполнять одни и те же функции, это два абсолютно разных датчика, которые часто используются в паре для достижения максимального эффекта. Часто такой дуэт называют 6-осевым датчиком.

Акселерометр не умеет точно измерять угол поворота устройства в пространстве, а может лишь примерно его оценить. На практике это может выражаться в ложных срабатываниях и задумчивости в повороте экрана. И тут на помощь приходит гироскоп. Не вдаваясь в подробности о принципе работы данного прибора, скажем, что он может определять не только угол поворота устройства, но и скорость поворота, что, например, во время игры на смартфоне позволяет реализовать более быстрое и точное управление.

Иллюстрация работы механического гироскопа

Поэтому в большинстве устройств эти два прибора устанавливаются совместно для достижения наибольшей эффективности.

Включение и отключение функции

Не всегда функция автоповорота экрана включена по умолчанию, поэтому требуется изменение настроек смартфона, чтобы активировать акселерометр. Это можно сделать двумя способами:

  1. Посредством перехода в меню настроек, где необходимо выбрать пункт «Экран» и просто включить автоматический поворот экрана при изменении положения устройства.
  2. Путем активации нужной пиктограммы через шторку уведомлений, где находятся иконки для быстрого доступа к определенным функциям. Автоповорот экрана изображен в виде чуть склоненного смартфона и стилизованных штрихов, обозначающих движение.

В некоторых моментах автоматическое изменение изображения будет мешать. Для отключения этой функции можно воспользоваться указанными выше способами.

Применение устройства

Определившись с тем, что представляет собой акселерометр в телефоне, стоит узнать и как им пользоваться – для этого можно привести несколько примеров:

С помощью датчика осуществляется управление в играх – смена положения мобильного устройства вызывает определённые действия со стороны игрового персонажа или управляемого игроком транспортного средства. Так, например, наклоном телефона можно изменять направление движения автомобиля в гоночных симуляторах.

Рис. 4. Игра Asphalt 8, управление в которой выполняется с помощью акселерометра.

  • Настройка g сенсора в видеорегистраторе

Во время спортивной пробежки акселерометр используется в смартфонах и планшетах для контроля пройденной дистанции. При этом определяется примерное количество сделанных шагов – и, хотя погрешность может быть довольно высокой (зависит от скорости движения), полученные результаты можно использовать для повышения результатов тренировки.

Наличие таких датчиков на смартфонах и планшетах позволяет изменять ориентацию изображения. Расположив мобильный гаджет горизонтально, пользователь при помощи акселерометра автоматически получает альбомный формат картинки или текста. При вертикальном расположении экрана ориентация изменится на книжную.

В других устройствах датчик применяют и для выполнения тех же задач, для чего нужен акселерометр на телефонах, и для других целей. Так, в авиации он необходим для работы навигационных систем, а в промышленности используется в качестве вибропреобразователя.

В системах управления жёсткими дисками HDD акселерометр требуется для компенсации вызываемых ускорениями объекта колебаний и защиты хранящихся на накопителе данных.

Калибровка датчика

Если существует проблема корректной работы датчика, следует производить его настройку и калибровку. Это достаточно простой процесс, который автоматизирован и потребует от пользователя выполнения минимума действий:

  1. Скачивание из PlayMarket бесплатного приложения.
  2. Установка смартфона на ровной поверхности.
  3. Включение утилиты и переход к пункту «Калибровка».

Далее весь процесс происходит в автоматическом режиме с оповещением пользователя о его завершении посредством появления соответствующей надписи.

Акселерометр не работает: что делать

Бывают ситуации, когда датчик перестаёт работать корректно или вообще отказывается функционировать даже после проведения калибровки. Проблема может быть вызвана программным сбоем или же выходом из строя самой микросхемы. В зависимости от причин появления необходим различный подход к устранению неполадки.

Программный сбой

В этом случае пользователю следует вспомнить последние установленные приложения, которые могли вызвать конфликт оборудования или программного кода. Первым делом рекомендуется удалить все новые приложения и опробовать акселерометр.

Если эти действия не привели к нужному результату, тогда вторым вариантом решения проблемы станет сброс до заводских настроек.

К сведению!

Перед осуществлением данной операции необходимо скопировать всю необходимую и важную информацию из памяти устройства на компьютер или внутрь облачного хранилища.

Для сброса телефона к заводскому состоянию следует выполнить следующие действия:

  • зайти в меню настроек смартфона;
  • выбрать пункт «Восстановление и сброс»;
  • активировать кнопку «Сброс до заводских настроек»;
  • подтвердить действие.

Через некоторое время пользователь получает полностью восстановленный телефон в том состоянии, в котором он был после приобретения.

Ещё одним способом «лечения» программного сбоя является обновление прошивки. При этом желательно подключить смартфон к сети WiFi, поскольку новая прошивка может «весить» гигабайты. Чтобы осуществить обновление программного обеспечения, необходимо перейти к пункту меню «Сведения о телефоне», далее выбрать строчку «Обновление ПО». Последует проверка наличия новых версий и, если они имеются, пользователю останется только скачать их на устройство и завершить процесс обновления.

Аппаратный сбой

Второй причиной, по которой может перестать работать акселерометр, является аппаратный сбой. Единственным способом восстановления нормального функционирования является обращение в специализированную мастерскую, где после проведения диагностических мероприятий мастер решит, какой вид ремонта требуется. Чаще всего осуществляется замена детали на новую, после чего работа аппарата восстанавливается.

Акселерометр является важной деталью, которая необходима для удобного использования современного умного устройства. Также подобные приборы применяются в космической отрасли, промышленности для контроля над вибрацией. Встретить акселерометр можно в жёстком диске, где он применяется для защиты от падений или сотрясений. Ещё раз узнать, что это такое, можно из представленного видео.

Принцип работы

Акселерометр (G-сенсор) изначально определяет разницу между ускорением самого датчика и гравитационной постоянной. Простой пример — груз, подвешенный на пружине.

Если его не двигать, — он опуститься на определенную высоту взаимосвязанную с сопротивлением крепежа и собственным весом.

Стоит начать перемещение конструкции вверх-вниз — груз станет колебаться в зависимости от применяемой силы ускорения.

Чтобы определить его движение в другой плоскости, используют закрепление по всем трем осям, применяя совместно с гравитационной силой противодействие, обеспечиваемое упругими креплениями. В таком случае, груз будет изменять свое положение уже при движении по любому вектору, которое будет нормализоваться при отсутствии ускорения.

Конечно, современное развитие техники уже не требует массивных механических конструкций. Сейчас в оборудовании используют миниатюрные G-сенсоры, преобразующие ускорение в понятные обрабатывающим цепям электрические импульсы.

Существует три вида акселерометров. Пьезоэлектрический гироскоп, резистивный и магнитный. Каждый из них отличается сложностью конструкции, ценой и реагированием на побочные факторы.

Применяются настоящие сенсоры не только в видеорегистраторах. Они получили широкое распространение и используются для всех мобильных устройств: в смартфоне, планшете, телефоне или на ноутбуке.

Встречаются они и у стационарной техники — мониторах и телевизорах.

В большинстве аппаратов функциональность датчика используется только для определения текущего положения устройства в пространстве и соответствующего изменения выдачи изображения.

Пьезоэлектрический

Пьезоэлемент в конструкции выполняет роль гироскопа. Он не вращается вокруг своей оси, в отличие от классического варианта. Момент инерции сохраняется за счет высокочастотной вибрации. Для оборудования, определяющего ускорение, в одном датчике используются три чувствительных части на каждую из осей движения. Положение гироскопа во всех них определяется за счет изменения емкости.

Плюсы: дешев.

Минусы: не очень точен, чувствителен к температуре.

Резистивный

Здесь вместо гироскопа используется подвижная масса, хотя так же, как и в предыдущем случае, применяют три чувствительных элемента на каждую из осей вектора ускорения. Нулевая фиксация в состоянии покоя обеспечивается микроскопическим упругими элементами. Изменение положения груза определяется по коэффициенту электрического сопротивления.

Преимущества: температура и магнитное поле не влияют на результаты.

Недостатки: частично механическая конструкция не очень надежна. Мал срок службы и точность.

Магнитный

Магнитный G-сенсор в основе работы использует эффект Холла. Подвижных частей не имеет, вместо них применяются три датчика определяющих напряжённость магнитного поля земли по осям координат.

Плюс: высокая точность в определении поворота датчика по трем осям, до 1/6000 градуса.

Минус: сложность конструкции, чувствительность к паразитным электромагнитным полям, не сильно подходит в роли определителя ускорения, дороговизна.

Настройка

В отношении G-сенсора в видеорегистраторе важными параметрами будут чувствительность и съемка. Первая задается в зависимости от состояния дорог, по которым чаще приходится перемещаться и загруженности магистралей.

Если откалибровать сенсор на слишком высокие значения, запись станет начинаться в периоды частых ускорений и торможений при городской езде, или скачках на ухабах вне развитой инфраструктуры.

Лучше всего подобрать значение экспериментально, установив баланс между заполнением памяти аппарата и реальными происшествиями, требующими фиксации.

Характеристика съемки обычно задается периодами сохранения до момента события и продолжительностью ее после.

Через меню

В большинстве видеорегистраторов, оснащенных акселерометром найти установку характеристик сенсора можно в меню. В параметрах или настройках нужно обратить внимание на пункт «G-sensor» или «Акселерометр». Под ними и скрывается калибровка датчика.

С помощью компьютера

Некоторые аппараты не имеют меню настроек. Тем не менее установка параметров чувствительности и времени для них доступна через подключение видеорегистратора к компьютеру. Здесь требуется обратиться к инструкции.

Изменение установок может быть выполнено через встроенный WEB-интерфейс или с помощью специальной программы от производителя. Последняя может записывать новые параметры не только единовременно в память аппарата, но и использовать для передачи их в устройство флеш-карту.

Скачать специализированное ПО зачастую можно с сайта компании-изготовителя видеорегистратора.

Определение наличия функции акселерометра

Наличие акселерометра обязательно указывается в документации к видеорегистратору. Часто на упаковке размещается значок с соответствующим изображением, основой которого скорее всего будет составлять английская литера «G». Распространённые названия: датчик удара, G-sensor, G-сенсор, акселерометр.

Резюмируя

Надеемся представленная статья дала понимание того, что это такое G-сенсор или акселерометр в видеорегистраторе и зачем он нужен. Что касается обязательности его в конечном приборе — все зависит от желания водителя.

При загруженном городском потоке, при быстром движении и частом торможении он может быть излишним. То же самое в случае разбитых деревенских дорог.

Аппарат будет слишком часто срабатывать «впустую», независимо от конечной настройки и забивать бессмысленной информацией память устройства.

Видео по теме

Принцип работы гироскопа: описание, характеристики

Автор Почемучка На чтение 19 мин. Просмотров 696

Компания Robert Bosch является известным производителем MEMS гироскопов для автомобильных электронных систем курсовой стабилизации. На рынке потребительской электроники гироскопы используются в системах навигации, стабилизации изображения и игровых приставках.

Гироскопы, наряду с компасами, широко применяются для решения задач навигации. Принцип работы гироскопов основан на эффекте ускорения Кориолиса. Устройства измеряют угловую скорость вращающихся объектов.

  • Малый дрейф параметров
  • Низкий уровень шума
  • Компактный размер
  • Быстродействие
  • Системы навигации
  • Обеспечение устойчивости и отсутствия вибраций неподвижного оборудования
  • Автомобильная электроника: бортовые записывающие устройства, счетчики пути, противоугонные системы, беспилотные средства передвижения
  • Спутниковые антенны
  • Офисная техника
  • Бытовая техника (вращение диска микроволновой печи)
  • Видеокамеры
  • Системы экстренного оповещения об опасности
  • Сборочное оборудование

Компания Robert Bosch является известным производителем MEMS гироскопов для автомобильных электронных систем курсовой стабилизации. На рынке потребительской электроники гироскопы используются в системах навигации, стабилизации изображения и игровых приставках.

Благодаря сохранению углового момента, угловая скорость в плоскости кристалла вызывает ударные ускорения в полимерной массе, которые находятся уже в другой плоскости. Встроенные электроды определяют емкостные параметры этих внеплоскостных ускорений.

Датчик крена SMG061 с аналоговым выходом

Чем больше масса ротора и скорость его вращения, тем выше способность такого гироскопа сохранять заданное положение главной оси. Так, установка успокоения качки для 10-метровой лодки в сборе весит около 350 кг и имеет ротор, вращающийся со скоростью от 6000 до 10 000 об/мин.

Для успокоения морской качки, передвижении на гироскутере и ориентации картинки в телефоне служат совершенно разные устройства с общим названием — гироскопы. Подборка видеороликов поможет вам разобраться в принципах работы современных систем стабилизации.

Механические гироскопы

Вращение придает объекту стабильность в пространстве, этот принцип используют детский волчок, тарелочка-фрисби и пуля нарезного оружия. Любой из этих предметов можно назвать гироскопом, противодействующим отклонению от оси вращения.

Если вращающийся объект будет закреплен на оси с несколькими степенями свободы, то получится роторный гироскоп. Как только ротор будет раскручен, его ось приобретает устойчивость в пространстве и старается сохранить ориентацию, заданную в начальный момент.

  • Карибский вулкан начал извергать лаву из вновь сформированного вулканического купола
  • Транспортная компания показала, как перевозят огромные лопасти ветрогенераторов
  • Приложение «Моя Планета» представляет новый выпуск проекта «Царство грибов»

Чем больше масса ротора и скорость его вращения, тем выше способность такого гироскопа сохранять заданное положение главной оси. Так, установка успокоения качки для 10-метровой лодки в сборе весит около 350 кг и имеет ротор, вращающийся со скоростью от 6000 до 10 000 об/мин.

Такие стабилизаторы требуют очень высокой точности изготовления, потребляют значительное количество энергии и издают шум при работе. Все это сказывается на цене и ограничивает их применение в быту. Зато они незаменимы в случаях, когда стабилизируемый объект не имеет возможности опираться на какую-либо поверхность — в воде, воздухе и космическом пространстве.

Электромеханические гироскопы

Моноколеса, стабилизаторы для камер и даже смартфоны также оснащены гироскопами, но их системы работают по совершенно иному принципу. В их основе лежат микроэлектромеханические системы — это микросхемы со встроенным датчиком инерции, которые способны переводить его механические перемещения в электрические импульсы. Общий принцип действия можно понять из следующего ролика.

Управляющие системы по показаниям таких датчиков вычисляют текущее положение объекта и стабилизируют его при помощи электромоторов. Принцип работы хорошо виден на примере стабилизатора для видеосъемки. При просмотре ролика можно включить субтитры с переводом на русский.

Датчики, работающие по принципу гироскопа, являются неотъемлемым оборудованием в авиации. Два гироскопа устанавливаются на крыльях самолета, благодаря чему можно получать информацию о его повороте вокруг вертикальной оси. Распространенные сейчас беспилотники имеют три гироскопа, без которых управление летательным аппаратом и его точное балансирование было бы невозможным.

В упрощенном варианте изложения принципа работы классического устройства его можно сравнить с обыкновенным детским волчком. Центральный элемент прибора вращается по своей вертикальной оси, при этом он фиксируется в рамке. Последняя способна поворачиваться только по горизонтальной оси. Она закрепляется в еще одной рамке, которая может оборачиваться вокруг третьей оси. Такая конструкция прибора позволяют его центральному элементу всегда находиться в вертикальном положении, вне зависимости от того как будет поворачиваться корпус гироскопа.

Разновидности гироскопов по принципу действия
Конструкцию гироскопа принято разделять на две группы по принципу действия:
  1. Механические.
  2. Оптические.

Первыми появились механические приборы, от которых и пошло изучение гироскопического эффекта. Однако сфера использования таких устройств ограничена и не позволяет их интегрировать в современную технику, которая нуждается в ориентире для определения положения в пространстве. Вследствие этого появилась оптическая группа гироскопов.

Механические

Роторные устройства не используются как датчики, а являются стабилизирующим элементом для различных конструкций и механизмов. По данному принципу изготовляется спортивный кистевой гироскопический тренажер. Такой прибор представляет собой шар, внутри которого располагается гироскопический элемент со своей осью вращения.

Оптические

Сфера использования гироскопов
Гироскоп широко используется в:
  • Авиации.
  • Автомобилестроении.
  • Мобильных устройствах и прочая подобная техника.
  • Системах стабилизации видеокамер.
  • Навигации.

Датчики, работающие по принципу гироскопа, являются неотъемлемым оборудованием в авиации. Два гироскопа устанавливаются на крыльях самолета, благодаря чему можно получать информацию о его повороте вокруг вертикальной оси. Распространенные сейчас беспилотники имеют три гироскопа, без которых управление летательным аппаратом и его точное балансирование было бы невозможным.

Гироскоп является не только полезным, но и интересным устройством, принцип работы которого был внедрен в производство нескольких видов детских игрушек. Примером этого является йо-йо, волчок, спиннер, кистевой гироскопический тренажер. В данном случае ценится качество устройства удерживаться в определенном положении благодаря вращению по главной оси. Что касается свойства гироскопа выступать в качестве датчика, то оно применяется при изготовлении вертолетов на радиоуправлении, квадрокоптеров.

Применение гироскопа в мобильных устройствах, планшетах и прочей портативной техники

В мобильной технике гироскоп применяется благодаря его свойству реагировать на изменение углов ориентации тела. Прибор выступает в качестве датчика, позволяющего определить, что мобильный телефон или планшет был повернут в ту или иную сторону. Наличие устройства позволяет получить информацию об изменении положения тела в 3 плоскостях. Внедренные в гаджеты гироскопы внешне напоминают миниатюрную микросхему.

Благодаря присутствию гироскопа в мобильном телефоне, в том удалось реализовать функцию управления встряхиванием. Особенно полезным датчик является для реализации управления в играх, в частности гонках. При повороте экрана девайса осуществляется управление автотранспортом без необходимости нажатия на кнопки.

Отличие между гироскопом и акселерометром

Весьма похожим устройством на гироскоп является акселерометр. Последний позволяет определять повороты тела относительно его оси. При этом функционал гороскопа гораздо обширнее.

Он позволяет:
  • Определить перемещение в пространстве.
  • Указывать стороны света как компас.
  • Дает информацию для расчета скорости движения.

Наличие гироскопа позволяет решать те задачи, которые мог бы выполнять акселерометр. При этом использование акселерометра никогда не позволит сделать все то, что возможно с помощью гироскопа. Несмотря на схожесть датчиков, они часто используются в паре, особенно в мобильной технике, смарт-часах, планшетах и т.д. Работая вместе, они позволяют значительно быстрее получать различную информацию по перемещению устройств, что увеличивает скорость ее обработки. Это важно для мобильных игр, квадрокоптеров, гироскутеров.

— В оружии. Пуля при стрельбе закручивается, что придает ей гораздо большую устойчивость, это сильно повышает точность стрельбы.

Игорь Гладкобородов

Если волчок раскрутить, то он не упадет, пока не остановится. Это происходит благодаря закону сохранения момента импульса. Не понятное объяснение.

Когда пытаешься повернуть крутящееся тело, возникает сила, которая действует перпендикулярно силе, которую прикладываешь к нему. На втором рисунке видно, что, когда части колеса, обозначенные точками A и B, поворачиваются на 90 градусов, они стремятся повернуть колесо в плоскости экрана по часовой стрелке. Это называется прецессия. Из-за этой силы ось волчка всегда ходит по кругу, если запустить его не ровно, very non-intuitive.

Помечтаем о лете, представим себе, что мы едем на велике. Переднее колесо нам хорошо видно, почти сверху. Если мы пытаемся повернуть, например, налево, то мы прилагаем усилие к оси колеса. Тем частям колеса, которые в данный момент впереди, передается импульс, направленный влево, а задним частям колеса идет импульс вправо.

Но, поскольку мы быстро едем, и колесо крутится, то та часть, которая только что была впереди, оказывается сзади, и небольшой импульс, который мы успели придать этой части колеса работает уже в противоположном направлении, и поворачивает его в обратную сторону.

Получается, что из-за вращения колеса мы сами себе мешаем повернуть его. То есть, то усилие, которое мы прилагаем, чтобы повернуть колесо, нам же возвращается через колеса.

Любой вращающийся предмет можно назвать гироскопом. Он противодействует отклонению оси вращения, а люди этим активно пользуются:

В контроллерах современных игровых консолей и в iPhone 4 есть гироскопы, но они устроены по совсем другому принципу.

— В приборах навигации в самолетах и космических аппаратах. Хорошо сбалансированный гироскоп на специальных шарнирах, установленный на самолет, всегда сохраняет свое положение в пространстве, никакие фигуры высшего пилотажа не собьют его. Это позволяет приборам самолета всегда знать, где низ.

— В оружии. Пуля при стрельбе закручивается, что придает ей гораздо большую устойчивость, это сильно повышает точность стрельбы.

— Колеса велосипеда или мотоцикла работают как гироскопы, и это не дает ездоку упасть. На велосипеде сложнее ехать медленно, чем быстро, потому что на большой скорости колеса крутятся быстрее и делают его устойчивее.

— Есть много игрушек, где главная деталь — гироскоп: всевозможные волчки и , с которыми можно делать вот такие трюки:

Принцип действия системы гироскопа

Одноосевой МЭМС-датчик угловой скорости (гироскоп) с вибрирующим кремниевым кольцом

Данный кремниевый цифровой гироскоп разработан с учетом требований к низкой стоимости изделия и экономичному энергопотреблению для систем навигации и наведения нового поколения. Он способен измерять угловую скорость до ± 1,0 є/с и имеет два режима вывода: аналоговый сигнал напряжения, линейно-пропорциональный угловой скорости, и цифровой по протоколу SPI®.

Режима вывода – аналоговый или цифровой – выбирается пользователем при подключении датчика к какой-либо системной плате. Главной отличительной особенностью гироскопа является применение технологии сбалансированного вибрирующего кольца в качестве датчика угловой скорости. Именно она обеспечивает надежную работу и точное измерение скорости вращения даже в условиях сильной вибрации.

Как правило, подобные гироскопы выпускаются в герметичных керамических LCC корпусах которые можно устанавливать на системные платы. Датчик состоит из пяти основных компонентов:
— кремниевый кольцевой МЭМС-сенсор (MEMS-ring),
— основание из кремния (Pedestal),
— интегральная микросхема гироскопа (ASIC),
— корпус (Package Base),
— крышка (Lid).

Кремниевый кольцевой МЭМС-сенсор, микросхема и кремниевое основание размещены в герметичной части корпуса с вакуумом, частично заполненным азотом. Это дает серьезные преимущества перед сенсорами, которые поставляются в пластиковых корпусах, которые имеют определенные ограничения чувствительности в зависимости от уровня влажности.

Кремниевый кольцевой МЭМС-сенсор

Диаметр кремниевого МЭМС-кольца равен 3 мм., толщина – 65 мкм. Его изготавливают методом глубокого реактивного ионного травления объемных кремниевых структур на 5” пластинах. Кольцо поддерживается в свободном пространстве восемью парами симметричных спиц, которые исходят из твердого концентратора диаметром 1 мм. в центре кольца.

Концентратор в центре кольца сенсора установлен на цилиндрическом кремниевом основании диаметром 1 мм., которое связано с кольцом и ASIC с помощью эпоксидной смолы. Микросхема гироскопа имеет габариты 3х3 мм и изготовлена по технологии 0,35 мкм КМОП. ASIC и МЭМС-сенсор (кольцо) разделены физически, но соединены электрической цепью через золотые проводки. В связи с этим в подобной схеме отсутствуют внутренние каналы, что позволяет уменьшить шумовую нагрузку и получить отличные электромагнитные свойства.

Принцип действия системы гироскопа

Описываемые гироскопы обычно являются твердотельными устройствами и не имеют движущихся частей за исключением сенсорного кольца, которое имеет возможность отклоняться. Оно показывает величину и направление угловой скорости за счет использования эффекта «силы Кориолиса». Во время вращения гироскопа силы Кориолиса действуют на кремниевое кольцо, являясь причиной радиального движения по периметру кольца.

На рисунках 3 и 4 продемонстрирована структура кремниевого кольца сенсора, показывающая приводы первичного движения «PD» (одна пара), первичные снимающие преобразователи «PPO» (одна пара) и вторичные снимающие преобразователи «SPO» (две пары).

На рисунке 5 схематично показано кольцо, при этом спицы, приводы и преобразователи удалены для ясности. В данном случае гироскоп выключен, кольцо круглое.

Рис. 7 Режимы работы сенсорного кольца при вращающемся гироскопе

Схема управления всем гироскопом расположена в ASIC.

Рис. 8 Блоковая диаграмма функционирования ASIC-сенсора
Рис. 9 Внешний вид ASIC-гироскопа

Тема раздела Аппаратура радиоуправления в категории Cамолёты — Общий; Как они устроены что является датчиком а то я по школе помню что там чтото крутится должно.

Как они устроены что является датчиком а то я по школе помню что там чтото крутится должно?

Упрощенно он состоит из бруска пьезоматериала, который электронная схема вводит в резонансные колебания изгибного характера. С пластин бруска, параллельных плоскости колебаний снимают сигнал при появлении прецессии. Электронная схема выделяет из него сигнал, пропорциональный угловой скорости перемещения оси колебаний.

Сейчас разработана новая технология без пьезоэлементов. Футаба называет ее SMM. Там в микросхеме методом фотолитографии формируется микробалка, работающая в режиме изгибных колебаний.
Полностью устранен температурный дрейф датчика и значительно увеличена стойкость к ударам и вибрациям. Датчик разрабатывался изначально для систем головок наведения «умных» высокоточных боеприпасов.

Кстати, из элементарной физики следует, что один датчик способен выявлять угловую скорость только по одной из 3 осей. Так что для стабилизации по трем осям нужно 3 датчика.

Ну а теперь мы поговорим о каждом устройстве в отдельности.

Акселерометры

Nokia 5500 — первый телефон с акселерометром

Акселерометры также имеются в различных контроллерах игровых консолей, будь то обыкновенный геймпад или несколько иное устройство, например, контроллер движения PlayStation Move. Кстати, акселерометр используется и в анонсированном на днях шлеме виртуальной реальности Sony Project Morpheus.

Особое значение имеет акселерометр, применяемый в ноутбуках, а точнее, в их жестких дисках. Всем известно, что винчестеры — устройства довольно хрупкие, и в случае с лэптопами вероятность их повреждения возрастает в разы. Так, при падении ноутбука акселерометр фиксирует резкое изменение ускорения и отдает команду на парковку головки жесткого диска, предотвращая и повреждение устройства, и потерю данных.

Акселерометр InvenSense MPU-6500

По схожему принципу акселерометр влияет на работу автомобильного видеорегистратора. При резком ускорении, торможении и перестроении транспортного средства видеозапись помечается специальным маркером, который защищает ее от стирания и перезаписи, что значительно облегчает дальнейшие разборы дорожно-транспортных происшествий.

Краш-тест автомобиля Opel Vectra. В 90-е годы подушки безопасности зачастую были только опцией

Теперь поговорим о самой конструкции акселерометра. Существует несколько видов устройств в зависимости от их архитектуры. Работа акселерометра может основываться на конденсаторном принципе. Подвижная часть такой системы представляет собой обыкновенный грузик, который смещается в зависимости от наклона устройства. По мере его смещения изменяется емкость конденсатора, а именно меняется напряжение. Исходя из этих данных, можно получить смещение грузика, а вместе с тем и искомое ускорение.

Двухосный роторный гироскоп, его свойства и прецессия механического гироскопа.

Двухосный роторный гироскоп, его свойства и прецессия механического гироскопа.

Радиоуправляемые вертолеты , которые оснащены гироскопом, в воздухе намного устойчивее, чем радиоуправляемые вертолеты, которые не имеют в комплектации гироскопа. Они обеспечивают плавный полет, они не сбиваются с намеченного курса при попадании в воздушную яму. Радиоуправляемые вертолеты с гироскопом позволяют новичкам пилотам, очень быстро освоить основные принципы пилотажа и азов полета. Одной из лучших моделей на радиоуправлении с гироскопом является трехканальный радиоуправляемый вертолет с соосной схемой винтов syma s032 .

Современный элемент смартфона работает на постоянной основе. Это самостоятельный датчик, не требующий калибровки. Его не нужно ни включать, ни отключать. Автоматика сделает эту работу за вас. В случае если устройство отсутствует, то вы не сможете играть в виртуальную реальность. Вам просто придётся купить новый телефон со встроенными функциями.

Множеством интересных функций и датчиков оснащены смартфоны и другие мобильные устройства. Одним из ведущих модулей является гиродатчик или гироскоп. Диковинная новинка в девайсе, выполненная на основе микроэлектромеханической системы, сделала большой рывок в усовершенствование функционала и завоевала большую симпатию среди пользователей. Происхождение слова «гироскоп» имеет давнюю историю. Оно расшифровывается как словосочетание «круг» и «смотрю».

Родоначальником древнегреческого изречения был французский физик Леон Фуко. В XIX веке он занимался исследованием суточного вращения Земли, и этот термин подошёл для нового устройства как нельзя кстати. Гиродатчиками пользуются авиакомпании, судоходство, космонавтика. Компания Apple, производитель современных мобильных телефонов, первой взяла за основу данный функционал и внедрила его в iPhone 4. Несмотря на то, что видео ниже на английском языке, демонстрация технологии от Стив Джобса понятна без перевода.

Наряду с легкими функциями разработчики внедрили в устройство более сложные программные обеспечения. Например, в некоторых операционных системах при помощи встряхивания телефона запускается обновление для Bluetooth или запускается специфичная программа по измерению углов наклона и уровня. Гироскоп прекрасно учитывает скорость перемещения, и определяет местоположение человека на незнакомой местности.

С технической точки зрения, гироскоп довольно сложное устройство. При его разработке, за основу взяли принцип работы акселерометра, который представляет из себя колбу с пружиной и грузом внутри. На одной стороне пружины закреплен груз, а вторая сторона пружины зафиксирована на демпфере для гашения колебания. При встряхивании (ускорении) измерительного прибора, прикрепленная масса движется и приводит в напряжение пружину.

Такие колебания можно представить в виде данных. Если расположить три таких акселерометра перпендикулярно, то можно получить представление о том, как расположен предмет в пространстве. Поскольку технически расположить такой громоздкий измерительный прибор в смартфоне невозможно, то принцип работы оставили тот же, но груз заменили инертной массой, который расположен в очень маленьком чипе. При ускорении, меняется положение инертной массы и таки образом рассчитывается положение смартфона в пространстве.

С помощью GPS-навигации на дисплее появляется карта, которая фиксирует аналогичное направление объектов при любом повороте тела. Другими словами, если вы повернулись лицом к реке, то она автоматически отобразится на карте. При развороте на 180 градусов к водоему мгновенно происходят аналогичные изменения на мониторе. С использованием этой функции упрощается ориентировка на местности. Особенно это важно людям, занимающимся активными видами отдыха.

Благодаря точному учёту скорости перемещения управление смартфоном становится более удобным и гармоничным. Зачастую используют гироскопы на Андроид любители компьютерных игр — геймеры. Уникальное устройство в девайсе молниеносно превращает картинки в реальность. Особенно правдоподобными становятся гонки, симуляторы, стрелялки, Pokemon Go.

Достаточно изменить положение смартфона и скорость поворота, то езда на виртуальном автомобиле покажется вам реальной. Герои на дисплее точно направят автомат, нацелят пушку, повернут руль, поднимут в воздух вертолёт, убьют врага. Карманные монстры не будут прыгать по виртуальной траве, а станут двигаться по настоящему миру в видимой области встроенной камеры.

Конечно, это далеко не весь перечень положительных характеристик, присущих Android смартфонам и iPhone. Перечислять приятные и удобные моменты можно бесконечно. Однако не все пользователи оценили универсальные качества по достоинству. Одни предпочли отказаться от гироскопа в новом смартфоне, другие просто отключили его. И этому есть своё объяснение.
Среди многочисленных плюсов бывают малозаметные минусы.

Современный элемент смартфона работает на постоянной основе. Это самостоятельный датчик, не требующий калибровки. Его не нужно ни включать, ни отключать. Автоматика сделает эту работу за вас. В случае если устройство отсутствует, то вы не сможете играть в виртуальную реальность. Вам просто придётся купить новый телефон со встроенными функциями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

При запуске программы выводится окно с указанием обнаруженных физических датчиков:

Гироскоп: устройство и принцип работы

Гироскоп – это устройство, позволяющее определить положение тела, на котором он установлен в пространстве. С самого появления он стал применяться в военной промышленности, авиации, автомобильном производстве и мореплавании. Первые модели были ориентированы на магнитное поле земли и стали отличным аналогом компасу.

Гироскоп мог работать практически в любом положении, невзирая на плохую видимость, тряску и прочие негативные условия. Постепенно размер устройства менялся, и его функционал значительно расширился. Например, в автомобилях стало возможно распределить нагрузку в зависимости от наклона рамы, выбрать оптимальное место для парковки. Со временем производители умных гаджетов и телефонов взяли его себе на вооружение.

Установленный в смартфоне миниатюрный прибор значительно расширил возможности устройства и облегчил использование. Ранее, чтобы посмотреть фото в полноэкранном режиме, нужно было установить соответствующую галочку в настройках или нажать кнопку, сейчас достаточно повернуть устройство, и смартфон сам адаптирует изображение, если в нем включена такая возможность.

Включение гироскопа (функция “Автоповорот” в телефоне) производится из меню настроек или из выдвижной шторки быстрого доступа в верхней части экрана телефона. В зависимости от модели, название может отличаться. Значок обычно символизирует смену положения и понятен пользователю даже с минимальными знаниями о возможностях устройства. При желании функцию можно так же просто деактивировать.

Самый простой вариант гироскопа, позволяющий передать физическое положение тела в электронном виде по необходимым координатам, выглядит как две подвижные единицы, которые постоянно находятся в контакте с активными датчиками, фиксирующими их положение. При повороте устройства двигается и весь гироскоп, посылая сигнал об изменившемся местоположении.

Современные устройства учитывают скорость движения подвижной части, силу давления. Именно поэтому в играх с гироскопическим управлением можно резко совершить движение в сторону, повернув устройство в желаемую сторону.

Гироскутер: основные принципы работы

Гироскутер: основные принципы работы

Что собой представляет?

Данный гаджет состоит из нескольких ключевых узлов, включая:

  • 1) Колёса-приводы с электрическим мотором;
  • 2)Центральный компьютер, обрабатывающий информацию;
  • 3) Система гироскопических датчиков, размещённых по всему корпусу;
  • 4) Сам корпус;
  • 5) Литий-ионный аккумулятор.

Так же, в зависимости от модели, устройство может быть оснащено информативным дисплеем, осветительными приборами, индикаторами и другими дополнениями в виде ЮСБ-портов, динамиков, звуковых сигнализаторов и т.д.

Что ж, с комплектацией разобрались, а теперь рассмотрим сам принцип действия.

Автономность и другие прелести

Источники

Источник — http://www.sensorica.ru/d10-3.shtml
Источник — http://naukatv.ru/articles/330
Источник — http://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/giroskop/
Источник — http://theoryandpractice.ru/posts/1097-kak-rabotaet-giroskop-i-chto-obshchego-u-yo-yo-i-samoleta
Источник — http://sovtest-ate.com/news/publications/sovremennye-mems_giroskopy-i-akselerometry/
Источник — http://forum.rcdesign.ru/f4/thread752.html
Источник — http://www.ferra.ru/review/techlife/mems-part-1.htm
Источник — http://www.3vozrast.ru/article/anons/zametka/3926/
Источник — http://hobbyits.com/chto-takoe-giroskop-v-smartfone-i-zachem-on-nuzhen/
Источник — http://v-androide.com/instruktsii/rabota/giroskop-v-telefone.html
Источник — http://sunwheel.ru/info/giroskuter-osnovnye-printsipy-raboty/

микроэлектромеханические системы, часть 1 / Аналитика

Наномир на данный момент является своего рода фронтиром – передним краем науки, который пока еще только покоряют ученые-пионеры. А вот микромир уже достаточно давно освоен и в нем вовсю идет строительство. Пожалуй, самым впечатляющим типом микроструктур, которые создаются людьми, являются MEMS – микроэлектромеханические системы.

Обычно MEMS делят на два типа: сенсоры – измерительные устройства, которые переводят те или иные физические воздействия в электрический сигнал, и актуаторы (исполнительные устройства) – системы, которые занимаются обратной задачей, то есть переводом сигналов в те или иные действия. В этой части статьи поговорим о первой категории MEMS.

Пожалуй, самыми «трендовыми» из MEMS-сенсоров являются датчики движения. Они в последнее время постоянно на слуху: телефоны, коммуникаторы, игровые приставки, фотокамеры и ноутбуки все чаще и чаще снабжаются акселерометрами (датчиками ускорения) и гироскопами (датчиками поворота).

В мобильных телефонах и видеоприставках чувствительность к движениям пользователя используется в основном, что называется, «для прикола». А вот в портативных компьютерах акселерометры выполняют очень даже полезную функцию: улавливают момент, когда жесткий диск может подвергнуться повреждению из-за удара и паркуют его, диска, головки. В фототехнике использование датчиков движения не менее актуально – именно на их основе работают честные системы стабилизации изображения.

Классический гироскоп образца XIX века. Засунуть такой в iPhone или джойстик Wii довольно-таки затруднительно

Впрочем, рассуждать о том, что в реальности полезнее – активные игры на Wii, функция автоматического поворота картинки на iPhone, защита винчестера или возможность снимать фотографии без смазывания – дело неблагодарное. Покупателям нравится и то, и другое, и третье, и четвертое. Поэтому производители в последнее время стараются как можно более плотно использовать датчики движения.

Благо, возможностей у них для этого предостаточно: автопроизводители (из массовых индустрий они первыми опробовали данного рода устройства) уже несколько десятилетий активно эксплуатируют датчики движения, например, в подушках безопасности и антиблокировочных системах тормозов.

Так что соответствующие чипы давно разработаны, выпускаются целым рядом крупных и сравнительно мелких компаний и производятся в таких количествах, что цены давно и надежно сбиты до минимума. Типичный MEMS-акселерометр сегодня обходится в несколько долларов за штуку.

И места занимает – всего ничего. Для примера, размер корпуса пьезогироскопа Epson XV-8000 составляет 6×4,8×3,3 мм, а трехосного акселерометра LIS302DL производства ST Microelectronics – всего лишь 3x5x0,9 мм. Причем речь именно о размерах готового устройства с корпусом и контактами – сам кристалл еще меньше.

Датчик движения Epson XV-8000. И это далеко не самый компактный MEMS-сенсор

На сегодняшний день наиболее популярны датчики движения, основанные на конденсаторном принципе. Подвижная часть системы – классический грузик на подвесах. При наличии ускорения грузик смещается относительно неподвижной части акселерометра. Обкладка конденсатора, прикрепленная к грузику, смещается относительно обкладки на неподвижной части. Емкость меняется, при неизменном заряде меняется напряжение – это изменение можно измерить и рассчитать смещение грузика. Откуда, зная его массу и параметры подвеса, легко найти и искомое ускорение.

Основной принцип работы конденсаторных акселерометров

Это теория. На практике, MEMS-акселерометры устроены таким образом, что отделить друг от друга составные части – грузик, подвес, корпус и обкладки конденсатора – не так-то просто. Собственно, изящество MEMS в том и заключается, что в большинстве случаев в одной детали здесь удается (а вернее, попросту приходится) комбинировать сразу несколько предметов.

Относительно простой, но чрезвычайно миниатюрный и чувствительный MEMS-акселерометр разработки Sandia Labs

Зачастую, современные MEMS-гироскопы устроены идентично акселерометрам. Просто в них значения ускорений по осям пересчитываются в значения углов поворота – конструкция примерно та же, но на выходе другая величина.

Гироскоп L3G4200D производства ST Microelectronics используется в iPhone 4

Тот же STM L3G4200D, фотография с большим увеличением

Однако встречаются и гироскопы, устройство которых «заточено» именно под вращение. Такие MEMS – одни из красивейших.

Еще один гироскоп ST Microelectronics – LYPR540AH

Крупный план STM LYPR540AH. Толщина деталей этой ажурной конструкции – около 3 микрон!

Еще один MEMS-гироскоп

Помимо конденсаторных датчиков, существуют MEMS-акселерометры, использующие иные принципы. Например, датчики, основанные на пьезоэффекте. Вместо смещения обкладок конденсатора, в акселерометрах такого типа происходит давление грузика на пьезокристалл. Основной принцип тот же, что и в пьезозажигалках – под воздействием деформации пьезоэлемент вырабатывает ток. Из значения напряжения, зная параметры системы, можно найти силу, с которой грузик давит на кристалл – и, соответственно, рассчитать искомое ускорение.

Основной принцип работы акселерометров на пьезоэлементах

Есть и более экзотический тип MEMS-акселерометров – термальные датчики ускорения. В них в качестве основного объекта используется горячий пузырек воздуха. При движении пузырек отклоняется от центра системы, это отслеживается датчиками температуры. Чем дальше сместился пузырек – тем больше величина ускорения.

Двухосный термальный акслерометр

Менее популярный в статьях и обсуждениях, но гораздо более массовый тип MEMS-устройств – микроскопические микрофоны. Опять-таки, наиболее распространенными системами этого типа являются те, которые основаны на конденсаторном принципе.

Устроены они – проще некуда. Принципиально важных элементов в таком микрофоне всего два: это гибкая обкладка – мембрана, и более толстая, неподвижная обкладка. Под воздействием давления воздуха мембрана смещается, изменяется емкость между обкладками – при постоянном заряде изменяется напряжение. Эти данные пересчитываются в амплитуды и частоты звуковой волны.

Чтобы минимизировать влияние давления воздуха на неподвижную обкладку, эта обкладка перфорируется. Кроме того, под ней делается сравнительно большая ниша с обязательным вентиляционным отверстием. Идея в том, что единственным подвижным элементом в системе в идеале должна быть мембрана – и только она.

микроэлектромеханический микрофон под микроскопом. Диаметр мембраны чуть больше половины миллиметра

Как и в случае с акселерометрами, здесь может быть использован пьезоэффект — в этом случае под мембраной ставится пьезокристалл. Дальше – как и в случае пьезоакселерометров: давление воздуха передается мембраной на пьезоэлемент, под этим воздействием кристалл вырабатывает ток. Напряжение измеряется и переводится в амплитуду и частоту звука.

Самый миниатюрный MEMS-микрофон компании Akustica (площадь кристалла – 1 кв.мм) теряется рядом со своими более крупными родственниками

То, что годится для звука, подходит и для измерения давления в иных областях. Похожие на микрофоны MEMS-системы могут использоваться в качестве датчиков давления. Несложно догадаться, что применение такие сенсоры находят в уйме областей.

Но можно выделить одну область, которая является наиболее интересной и наиболее специфичной для датчиков давления, основанных на MEMS-технологии. Это медицина. Здесь размер действительно имеет значение. Если в какой-нибудь трубопровод вполне можно встроить «обычный», макроскопический датчик, то с кровеносным сосудом такой фокус, очевидно, не получится. Тут нужны очень и очень компактные решения.

Ультракомпактный и высокоточный датчики давления на фоне одноцентовой монеты (по размеру она примерно эквивалентна нынешним русским 50 копейкам)

Разумеется, в медицине востребованы не только датчики давления. Существует множество микроскопических биодатчиков, измеряющих массу разнообразных величин – от температуры до уровня глюкозы. Есть и более неожиданные устройства, вроде микроскопических систем подачи лекарств. И, разумеется, есть куча интереснейших прототипов, многие из которых в принципе не имеют аналогов среди макроустройств.

Прототип щипцов для микрохирургии глаза. Размеры головки щипцов – порядка 1,5х1,5 миллиметра. Толщина губ – несколько десятков микрон. Человеческий волос этими щипцами подцепить не получится – он для них слишком толстый

Что ж, разговор о MEMS-сенсорах мы на этом завершим. Впереди у нас еще более интересная и захватывающая тема: MEMS-актуаторы. Печатающие головки струйных принтеров, микрозеркальные матрицы, элементы оптико-волоконных сетей и многое другое. Обещаем: скучно не будет!

Другие статьи серии:

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Акселерометр простыми словами. Что такое акселерометр в смартфоне. Определение и история

Акселерометр – это измерительный прибор. С его помощью можно фиксировать и анализировать вибрации, а также движение и ускорение. С прибором напрямую связано понятие «кажущейся силы», так вот назначение акселерометра в его измерении.

Кажущейся силой называют геометрическую разницу между реальным ускорением объекта и ускорением силы гравитации нашей планеты. Понятие применяется в системах инерционной навигации.

ТРЕХОСЕВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР: ПРИНЦИП РАБОТЫ

Акселерометры различаются по типу выхода (аналоговые и цифровые), по частотным диапазонам, а также по количеству осей.

Трёхосный акселерометр способен показывать частоты, периоды и формы собственных колебаний зданий и сооружений. Прибор позволяет анализировать ускорение, действующее в направлении сразу трёх осей. В некоторых случаях такое измерение является единственным способом получить необходимую информацию в полном объёме.

Под крышкой корпуса такого акселерометра располагают пьезоэлементы. Они должны находится симметрично вдоль осей, находящихся перпендикулярно.

Этот вид акселерометров считается своего рода «лидером». Ведь любое другое подобное устройство сильно уступает ему в точности, ширине как рабочего, так и частотного диапазонов. Более того, пьезоэлеметные приборы отличает прочность и надёжность.

Ещё одним плюсом такого устройства считается то, что в процессе его использовании нет необходимости искать способ подключиться к электрической сети, аккумулятору или какой-либо источник питания. Отсутствие движущихся элементов даёт возможность говорить об очень низкой степени износа прибора.

Если говорить о механике работы такого прибора, то это активные датчики, которые генерируют электросигнал, пропорциональный колебаниям. Главным элементом в таком акселерометре считается компонент, который подвергается воздействию. Так появляется электрический заряд, пропорциональный силе, воздействующей на него.

Нужен акселерометр? Столкнувшись с разнообразием технологий, формы, размера, диапазона измерений, нововведений даже самые опытные инженеры могут столкнуться с проблемой выбора правильной модели. Надеемся, что данная статья поможет быстрее сориентироваться в широкой номенклатуре акселерометров.

Принцип измерений

Первый шаг к правильному выбору акселерометра — это определение наиболее подходящего параметра измерений. Сегодня используются три технологии построения акселерометра:
— пьезоэлектрические акселерометры — самый распространенный на сегодняшний день вид акселерометров, которые широко используются для решения задач тестирования и измерений. Такие акселерометры имеют очень широкий частотный диапазон (от нескольких Гц до 30 кГц) и диапазон чувствительности, а также выпускаются в различных размерах и формах. Выходной сигнал пьезоэлектрических акселерометров может быть зарядовым (Кл) или по напряжению. Датчики могут использоваться для измерений как удара, так и вибрации.
— пьезорезистивные акселерометры обычно имеют малый диапазон чувствительности, поэтому они больше подходят для детектирования ударов, чем определения вибрации. Еще одна область их применения — испытания на безопасность при столкновении. В большинстве своем пьезорезистивные акселерометры отличаются широким диапазоном частот (от нескольких сотен Гц до 130 кГц и более), при этом частотная характеристика может доходить до 0 Гц (т.н. DC датчики) или оставаться неизменной, что позволяет измерять сигналы большой продолжительности.
— акселерометры на переменных конденсаторах относятся к компонентам новейших технологий. Как и пьезорезистивные акселерометры, они имеют DC ответ. Такие акселерометры отличаются высокой чувствительностью, узкой полосой пропускания (от 15 до 3000 Гц) и отличной температурной стабильностью. Погрешность чувствительности в полном температурной диапазоне до 180°C не превышает 1.5 %. Акселерометры на переменных конденсаторах используются для измерений низкочастотной вибрации, движения и фиксированного ускорения.

Измеряемые параметры

Схематично, параметры, измеряемые акселерометрами, можно сгруппировать в следующие классы:

  • измерение вибрации: объект вибрирует, если он производит колебательные движения относительно положения равновесия. Вибрацию измеряют в транспортной и аэрокосмической промышленности, а также на промышленном производстве.
  • измерение ударных ускорений: внезапное возбуждение структуры, создающее резонанс. Ударный импульс может создаваться взрывом, ударом молотка по предмету или в результате столкновения с другим объектом.
  • измерение движения: медленное перемещение со скоростью от доли секунды до нескольких минут, например, перемещение руки робота или подвеска автомобиля.
  • сейсмоисследования: измерения малых перемещений и низкочастотной вибрации. Такие измерения требуют специализированных малощумящих акселерометров с высокой разрешающей способностью. Акселерометры для сейсмоисследований контролируют движения мостов, полов, а также определяют землетрясения.

Общие понятия

Перед обсуждением технологии и особенностей применения, необходимо сделать несколько общих замечаний.
Частотная характеристика — это зависимость электрического выходного сигнала акселерометра от внешнего механического воздействия в частотном диапазоне с фиксированной амплитудой. Это один из основных параметров, от которого зависит выбор того или иного компонента. Диапазон частот обычно определяется серией экспериментов и указывается в спецификации. Обычно этот параметр указывается с точностью ±5% от опорной частоты (обычно 100 Гц).

Многие компоненты специфицированы на ±1 дБ или ±3 дБ. Эти значения указывают на точность акселерометра в заданном частотном диапазоне. Многие data sheet содержат графики типичной АЧХ, которые иллюстрируют флуктуацию точности компонента в различных частотных диапазонах.

Другой важный параметр акселерометра — число осей измерения. Сегодня выпускаются компоненты с одной и тремя измерительными осями. Еще одна возможность построения сложной системы — это организация трех акселерометров в один измерительный блок.

Вибрация

Лучший выбор для измерения вибрации — это пьезоэлектрические акселерометры, благодаря их широкой частотной характеристике, хорошей чувствительности и высокой разрешающей способности. В зависимости от типа выходного сигнала они могут быть с зарядовым выходом и с выходом по напряжению (IEPE).

В последнее время широко используются акселерометры с вольтовым выходным сигналом, поскольку они удобны в применении. Несмотря на разнообразие торговых марок и модификаций, все производители компонентов этой группы придерживаются единого псевдо-стандарта, поэтому легко заменяемы между собой. Обычно такие акселерометры имеют в своей структуре усилитель заряда, поэтому не требуют дополнительных внешних компонентов. Всё, что нужно для подключения акселерометра, — это источник постоянного тока. Таким образом, для измерения вибраций в известном диапазоне и в пределах температурной нормы -55…125°C (до 175°C для высокотемпературных моделей) рекомендуется использовать пьезоэлектрические акселерометры с выходным сигналом по напряжению.

Преимущества акселерометров с зарядовым выходом проявляются в возможности работы при высоких температурах и в широком диапазоне амплитуды, который определяется настройками усилителя заряда (заметим, что акселерометры по напряжению имеют фиксированный диапазон амплитуды). Типичный рабочий диапазон температур составляет -55…288°C, а специализированные компоненты могут работать в диапазоне -269…760°C.

Однако в отличие от IEPE акселерометров, емкостные датчики требуют применения специальных малошумящих кабелей, цена которых значительно превышает цену на стандартные коаксиальные кабели. Для подключения датчиков также потребуются усилители заряда и линейные конвертеры. Подводя итоги, можно придти к заключению, что емкостные акселерометры предпочтительны для высокотемпературных измерений неизвестных заранее ускорений.

В приложениях, где требуется измерять вибрацию очень малой частоты, рекомендуется использовать акселерометры на переменных конденсаторах (VC). Их частотная характеристика составляет от 0 Гц до 1 кГц, в зависимости от требуемой чувствительности. При проведении измерений низкочастотной вибрации VC акселерометр с частотной характеристикой 0-15 Гц будет иметь чувствительность 1 В/г. Такие датчики незаменимы в электрогидравлических шейкерах, в автомобилестроении, в тестовых испытаниях машин и конструкций, в системах подвески, железнодорожном транспорте.

Ударные ускорения

Для измерений ударных ускорений используются две технологии, модельный ряд представлен компонентами на различный уровень силы удара и с различными выходными характеристиками. Выбор акселерометра для ударных ускорений, в первую очередь, зависит от ожидаемого уровня ударного ускорения.

  • Низкий уровень
  • Столкновение
  • Поле в дальней зоне 500-1000 г, датчик на расстоянии 2 метров от точки удара
  • Поле в ближней зоне >5000 г, датчик на расстоянии менее 1 метра от точки удара

Для измерения малых ударных ускорений можно использовать акселерометры общего применения. Акселерометр должен иметь линейный диапазон до 500 г и ударопрочность 500 г. Обычно для этого используются датчики с выходным сигналом по напряжению, поскольку они не чувствительны к кабельным вибрациям. Для аттенюации резонанса рекомендуется использовать усилитель с фильтром нижних частот.

Для тестовых испытаний машин на безопасность используются пьезорезистивные акселерометры. Для измерений ударов в дальней зоне применяются специализированные акселерометры со встроенным фильтром и сдвиговой модой. Электронный фильтр уменьшает собственную резонансную частоту акселерометра для предотвращения перегрузки оборудования.

Акселерометры для измерений в ближней зоне имеют рабочий диапазон до 20,000 г. Здесь выбор зависит от специфики проводимого теста, поэтому используются как пьезоэлектрические, так и пьезорезистивные датчики. Обычно такие приборы имеют встроенный механический фильтр.

Также как и при измерении вибрации, частотная характеристика является важнейшим параметром датчиков ударного ускорения. Желательно, чтобы такие датчики имеют широкий диапазон частот (около 10 кГц).

Измерение движения, фиксированного ускорения и низкочастотной вибрации

Для таких целей наиболее подходящим выбором станут акселерометры с переменной емкостью. Они позволяют измерять медленные изменения ускорения и низкочастотную вибрацию, при этом уровень их выходного сигнала достаточно высок. Также, такие датчики обеспечивают высокую стабильность в широком диапазоне рабочих температур.
При установке VC акселерометра в положение, когда его ось чувствительности параллельна оси земного притяжения, выходной сигнал датчика будет равен усилию в 1 г. Такая закономерность известна как DC отклик. Благодаря такой особенности, акселерометры на переменных конденсаторах часто используются для измерений центробежной силы или ускорений и замедлений подъемных устройств.

Условия эксплуатации

После выбора акселерометра соответствующей технологии и отвечающего требованиям целевого применения необходимо рассмотреть ряд следующих факторов. В первую очередь, это условия окружающей среды, где датчик будет использоваться. Сюда относятся рабочая температура, максимальный уровень ускорения и влажность.

Диапазон измерений акселерометра указывается в спецификации дважды, что может спутать инженера по применению. Действительный диапазон указывается в динамических характеристиках. Например, IEPE акселерометр может иметь диапазон 500 g, но при определенных условиях среды может выдерживать удар до 1000 g и 2000 g. 500 g — это максимальный диапазон линейной работы акселерометра. Параметры, указанные для определенных условий эксплуатации, показывают максимально допустимый уровень удара.

В случае с акселерометрами зарядового типа, динамические характеристики не содержат рабочего диапазона, поскольку он во многом зависит от усилителя заряда. Здесь лучше обратиться к линейности амплитудной характеристики, которая указывается в разделе динамических параметров. Также как и в предыдущем случае, максимальный диапазон измерений, указанный при определенных условиях эксплуатации, свидетельствует о предельной нагрузочной способности акселерометра.

О возможностях работы датчиков во влажной среде свидетельствуют различные указатели на герметичность исполнения корпуса. Следует заметить, что непрерывное изменение температурных условий может нарушить эпоксидную изоляцию корпуса датчика.

Поскольку современные технологии производства акселерометров используют немагнитные материалы, магнитная чувствительность редко указывается в спецификации на компоненты. Если датчик предназначен для установки на гибкие поверхности, на ведущее место выходят параметры изгиба основания. Сгиб поверхности приводит к изгибу основания акселерометра, что может привести к ошибочному срабатыванию датчика в результате вибрации. Поэтому следует избегать применения компрессионных акселерометров на гибких поверхностях.

Вес акселерометра

При соприкосновении акселерометра и объекта измеряемое ускорение изменится. Этого эффекта можно избежать, если не забывать про вес самого датчика. В качестве эмпирического правила можно принять то, что вес акселерометра должен превышать вес предмета не более чем на 10%.

Чувствительность и разрешение

Когда необходимы датчики с малым выходным сигналом или широким динамическим диапазоном, следует обратиться к параметрам разрешения и чувствительности.

Акселерометр преобразовывает механическую энергию в электрический выходной сигнал. Такой сигнал может выражаться в мВ/г или в пКл/г (для датчиков с зарядовым выходом). Обычно линейка акселерометров содержит несколько моделей с различной чувствительностью, оптимальное значение которой зависит от уровня измеряемого сигнала. Например, для измерений сильных ударных колебаний требуются датчики с низкой чувствительностью.

Для приложений, требующих измерений малых ускорений, лучшим решением будет использование акселерометра с высокой чувствительностью, где выходной сигнал будет выше уровня шума усилителя. Например, если ожидается уровень вибрации 0.1g, а чувствительность датчика составляет 10 мВ/g, напряжение выходного сигнала составит 1 мВ и потребуется акселерометр с более высокой чувствительностью.

Разрешение связано с минимальным значимым сигналом акселерометра. Этот параметр базируется на уровне собственных шумов акселерометра (а при выборе IEPE акселерометра, и на внутренней электронной схеме) и выражается в g rms.

5500, благодаря чему его можно было использовать как шагомер. В силу конструктивных особенностей мобильных устройств использовать традиционный акселерометр с маятником невозможно. Поэтому он заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

Принцип работы такого чипа схож с классическим акселерометром: инертная масса меняет свою позицию во время ускорения. Благодаря этому смартфон получает данные о своем положении в пространстве. Сам чип представляет собой неподвижный корпус, к которому на специальных упругих приставках крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками. Эти отводы размещаются между контактами, которые снимают показания. При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои значения, что и служит показателем для измерения.


В чипе все элементы крайне малы, поэтому они производятся на автоматизированных конвейерных линиях без участия человека, а при их изготовлении применяются реакции силикона с другими веществами.

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства. Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.


А самым большим и перспективным рынком для акселерометров, как это ни странно, является автомобильная промышленность. Дело в том, что в автомобилях на работе акселерометра основывается большое количество систем безопасности: адаптивный круиз-контроль и подвеска, подушки безопасности, система стабилизации и многие другие. При этом в данном случае речь идет не о чипе, используемом в смартфонах, а о полноценных приборах, чаще всего пьезоэлектрических. В основе таких датчиков лежит грузик, который давлением воздействует на пьезокристалл. Благодаря давлению он вырабатывает электрический ток, что позволяет рассчитать искомое ускорение. Также существует термальный акселерометр, архитектура которого предусматривает использование пузырька воздуха. При ускорении пузырек отклоняется от своего начального положения, что и фиксируется датчиками, а затем используется для расчета ускорения.

Если вас интересует ответ на вопрос Акселерометр в телефоне что это? Значит вы попали по адресу.

Все обладатели современных мобильных устройств наверняка знают, что такое автоповорот экрана. А те, кто любит игры на мобильных платформах ценят возможность управления ими при помощи поворотов .

А обеспечивает такую возможность небольшое устройство – акселерометр.

Именно эта небольшая деталь позволяет использовать телефон в качестве уровня, использовать приложения, наслаждаться играми, которым необходима информация о положении телефона в пространстве.

Что же собой представляет это устройство?

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр – это прибор, предназначенный для измерения кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение – это разница между гравитационным и истинным ускорениями объекта.

Принципиально акселерометр состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина крепится к неподвижной поверхности, к пружине крепится масса. С другой стороны ее поддерживает демпфер, который гасит собственные вибрации груза.

Во время ускорения массы деформируется пружина. На этих деформациях и основываются показания прибора.

Три таких прибора, объединенные в одну систему и сориентированные по осям позволяют получать информацию о положении предмета в трехмерном пространстве.

Наиболее широкое применение такой тип приборов нашел в нескольких областях:

  1. Навигационные устройства летательных аппаратов. Самолеты, вертолеты и даже ракеты не обходятся без сложных систем навигации. Акселерометр и гироскоп служат для них основой.
  2. Автомобильные спидометры и также используют акселерометры. Первые определяют скорость по отклонению массы, а вторые определяют важные события (экстренное торможение, резкая смена скорости) и записывают их в отдельные файлы.
  3. Промышленные системы контроля вибрации различных станков, производственных линий и агрегатов. На показаниях прибора работают системы защиты, которые отключают питание или изменяют характеристики работы при достижении критических значений.
  4. В информационных технологиях такие приборы применяются для защиты от падений и сотрясений. Они отдают команду считывающим головкам занять безопасное положение во время падения.
    Это значительно снижает потерю данных и повреждения диска. В эту же категорию можно отнести и акселерометры на телефонах и .

Принципиально простое устройство производится во множестве специализированных компоновок, каждая из которых предназначена для определенных целей.

В чем же особенность акселерометров в мобильных устройствах ( , и пр.)?

Акселерометр в телефоне: принцип работы

Первый необходимый критерий приборов для современных гаджетов – это компактность.

В корпусе толщиной, скажем, шесть миллиметров должно размещаться огромное количество электроники, которая должна занимать минимум места.

Инженерами разработана специальная миниатюрная конструкция акселерометра. Все конструктивные элементы размещаются в чипе, представленном выше.

Принципиальная схема такой конструкции выглядит так:

К неподвижному корпусу на упругих приставках, которые позволяют перемещение в определенных пределах, крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками.

Эти отводы размещаются между контактами, которые и снимают показания.

При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои характеристики, что и служит показателем для измерения.

Производить такие мелкие детали путем физической обработки материалов практически невозможно.

Для производства этих устройств используются различные реакции силикона с другими веществами.

Благодаря точному расчету времени нанесения и удаления реактива получается производить такие приборы на автоматизированных конвейерных линиях.

Зачем акселерометр в смартфоне

Первый прибор подобного типа появился в телефоне Nokia 5500. Тогда он служил в качестве шагомера . В восторг пришли не только приверженцы активного образа жизни.

Основной резонанс вызвало появление акселерометра в Apple iPhone .

Именно с тех пор наличие такого прибора стало стандартом для мобильных устройств.

Постепенно создавалось все большее количество приложений с использованием акселерометра.

За шагомером в телефоне появился уровень, после этого акселерометр был приспособлен для нужд операционной системы и реализовано управление в играх с его помощью.

Применяется он для разнообразных служебных приложений.

Так, на основе технологий беспроводной связи и акселерометра была создан ряд приложений, которые позволяют передавать данные посредством соударения устройств.

Акселерометр в планшетеи современном телефоне используется в комбинации с гироскопами, открывая широкие возможности для разработки разнообразных игр, в частности, шутеров.

Даже при таком широком применений акселерометр имеет еще много перспектив.

Что такое Гироскоп и Акселерометр | База Знаний

Акселерометр в телефоне: что это, принцип работы, фото

Современные технологии позволяют человеку в значительной степени прочувствовать превосходство настоящего времени в материализовавшихся мечтах и предположениях прошлого, которые наиболее явно проявляются в столь привычных для нас сегодня устройствах, как мобильные телефоны.

Воплощение фантастики в реальность

Акселерометр в телефоне — что это и для чего он нужен? Именно об этой необходимой функции и пойдет речь в рамках данной статьи. Сегодня никого не удивишь компактными размерами ультратонкого ноутбука или сотового телефона, корпус которого имеет всего лишь несколько миллиметров толщины. Для большинства из нас невероятные технические возможности отдельно взятых электронных устройств — очевидный факт. Сегодня мы, люди, оперируем поистине фантастическими объемами данных, а скорость передачи информации давно преодолела “световую” отметку. Но за этими способностями скрываются вполне объяснимой природы устройства, свойства и функциональность которых зависит только от и уровня примененной технологии. Довольно сложный механизм, измеряющий гравитационное ускорение — акселерометр, нашел свое предназначение в электронных аппаратах. Одним из таких девайсов как раз и стал современный мобильный телефон.

Магия движения

Итак, акселерометр в телефоне — что это за устройство? На этот вопрос существует простой ответ: это датчик, определяющий пространственное положение объекта, в который он внедрен. От того, в каком положении находится устройство, зависит форма и вид отображаемой дисплеем телефона информации. Например, картинка может менять ориентацию относительно осей Х и Y. Вследствие физического воздействия — поворота, удара или встряхивания — функциональный алгоритм может активизировать тот или иной программный процесс. При использовании шагомера или игрового приложения принцип измерения гравитационного ускорения остается неизменным.

Акселерометр в телефоне — что это за устройство и в чем его преимущества?

Универсальность датчика пространственного положения телефона значительно облегчает процесс управления игровым приложением. Пользователь во время игры перемещает девайс относительно двух плоскостей, тем самым воздействуя на общий процесс выполняемой программы. Стоит отметить, что скорость, с которой геймер меняет углы наклона, также имеет математическое значение, которое является фактором необходимой реакции. Безусловно, акселерометр значительно расширил функционал современного мобильника. Благодаря данному устройству ориентации, использование компаса, GPS-навигации и электронных игрушек намного упростилось и стало более удобным.

Обзор «полезностей» пространственного контроллера

Давайте рассмотрим несколько благоприятных моментов при использовании основных функциональных способностей акселерометра:

1. Во время пробежек целесообразно использовать шагомер. Осуществляя контроль посредством данного приложения, вы всегда будете владеть информацией о количестве пройденных шагов, что станет своеобразным стимулом улучшать результат тренировок и качественно влиять на общий ход занятий спортом.

2. Датчик акселерометра в телефоне упраздняет порой сложный, но вместе с тем трудоемкий процесс управления игрой, приближая пользователя к пониманию абсолютного комфорта. Естественные телодвижения позволяют геймеру получить максимум удовольствия. Эффективность воздействия заключается не в силе нажатия или правильно выбранной кнопки, а исключительно зависит от выбора оптимальной амплитуды движения и точности процесса позиционирования. Легкость и непринужденность игрового момента позволяют считать акселерометр неоспоримым преимуществом в управлении игровым сценарием.

3. Когда вам необходимо занять удобную позу, скажем, прилечь на бок, а телефон все также необходим для использования, датчик пространственного положения аппарата перевернет интерфейс девайса, облегчая комфортность восприятия визуально отображаемой информации. Игры с акселерометром, на телефон установленные, сегодня завоевали тотальную популярность не только среди тинейджеров… Замечено, что в кругах более старшего поколения также стала прослеживаться некая тенденция увлеченности приложениями, которые используют пространственную технологию позиционирования.

4. Просмотр видео станет более приемлемым, если экран электронного устройства будет развернут в положение альбомного формата, что также благоприятно отразится на просмотре фотографий, электронной почты или написании не слишком емких сообщений. Работа с графическими таблицами и редактирование статей при использовании функции акселерометра также выражаются в более эффективной отдаче.

Вопрос надежности устройства

Акселерометр в мобильном телефоне становится неотъемлемой частью аппаратных возможностей современного девайса. Относительная простота конструктивных элементов пространственного датчика позволяет отвечать высокому уровню надежности. Посудите сами, технология по определению призвана работать в экстремальных условиях эксплуатации. Авиастроение и космонавтика позволили довести устройство до технического совершенства. Ведь в этих сферах применения технология определения и измерения ускорения пространственного положения объекта является обязательным элементом, обуславливающим ювелирную точность и корректность работы бортовых систем управления. Безусловно, мобильный телефон не является сверхнадежным продуктом. Серийность производства и автоматизация конвейерного процесса изготовления нередко допускает брак.

А что, если?..

Не стоит встряхивать, бить или тереть телефон, если вдруг датчик перестал функционировать. Шаманские танцы с бубном и чтение магических мантр также не окажут желаемого результата. Проблематичную ситуацию, когда не работает акселерометр, можно решить лишь двумя способами:

  • Программный ремонт (настройка, прошивка и обновление ПО телефона).
  • Аппаратное восстановление работоспособности пространственного датчика (замена модуля управления, техническое обслуживание).

Причем второй вариант — прерогатива специалистов-электронщиков.

Впрочем, давайте рассмотрим еще несколько немаловажных аргументов в пользу столь важного устройства.

Универсал востребован всегда

Используя специальное приложение “уровень”, можно с легкостью определить ровность стен и откосов или правильность установки карниза. Стоит отметить, что наличие акселерометра в мобильном устройстве позволяет значительно упростить поиск требуемого объекта в пределах населенного пункта, а также окажет неоценимую помощь в походе, когда использование компаса становится жизненно необходимым средством ориентации. Любопытные моменты использования датчика ускорения будут полностью удовлетворены, когда пользователь захочет узнать фактические параметры разгона автотранспортного средства. Опять же, захватывающие гонки, на телефон с акселерометром загруженные из сети Интернет, способны привнести разнообразие и развеять скуку в непредвиденные моменты ожидания. Многогранность использования и широта невероятных возможностей пространственного устройства не могут быть отражены в полном объеме в рамках данной статьи. Поэтому вам еще не раз предстоит почувствовать захватывающее удивление и увлекательный процесс познания масштабного предназначения электронного “вестибуляра”.

В заключение

Так что же такое акселерометр в телефоне? Что это — новая система управления или все-таки прибор для измерения физических параметров? Спешу вас обрадовать: и то и другое. Это еще одно достижение технического прогресса, позволяющее человеку почувствовать дополнительный комфорт и повысить эффективность использования объекта с примененной технологией.

что это такое, принцип действия, настройка и калибровка. Что такое гироскоп

5500, благодаря чему его можно было использовать как шагомер. В силу конструктивных особенностей мобильных устройств использовать традиционный акселерометр с маятником невозможно. Поэтому он заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

Принцип работы такого чипа схож с классическим акселерометром: инертная масса меняет свою позицию во время ускорения. Благодаря этому смартфон получает данные о своем положении в пространстве. Сам чип представляет собой неподвижный корпус, к которому на специальных упругих приставках крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками. Эти отводы размещаются между контактами, которые снимают показания. При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои значения, что и служит показателем для измерения.


В чипе все элементы крайне малы, поэтому они производятся на автоматизированных конвейерных линиях без участия человека, а при их изготовлении применяются реакции силикона с другими веществами.

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства. Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.


А самым большим и перспективным рынком для акселерометров, как это ни странно, является автомобильная промышленность. Дело в том, что в автомобилях на работе акселерометра основывается большое количество систем безопасности: адаптивный круиз-контроль и подвеска, подушки безопасности, система стабилизации и многие другие. При этом в данном случае речь идет не о чипе, используемом в смартфонах, а о полноценных приборах, чаще всего пьезоэлектрических. В основе таких датчиков лежит грузик, который давлением воздействует на пьезокристалл. Благодаря давлению он вырабатывает электрический ток, что позволяет рассчитать искомое ускорение. Также существует термальный акселерометр, архитектура которого предусматривает использование пузырька воздуха. При ускорении пузырек отклоняется от своего начального положения, что и фиксируется датчиками, а затем используется для расчета ускорения.

Современные смартфоны и планшеты на ОС Android и других платформах, обеспечивают своим владельцам огромное количество возможностей, которые уже давно вышли за пределы обычного общения и интернет-сёрфинга. Для повышения функциональности гаджетов применяется множество дополнительных устройств – от такого приспособления как датчик приближения до акселерометра и гироскопа.

С их помощью удобнее разговаривать по мобильной связи, делать фото и даже играть. Некоторые функции таких датчиков похожи, но в основном они дополняют друг друга – поэтому установленный акселерометр в телефоне не исключает наличие в конструкции и гироскопа.

Принцип действия датчика

Пользователь, впервые столкнувшийся с термином «акселерометр» в списке характеристик смартфона, может заинтересовать, что это такое, как работает и выглядит. Ответить на эти вопросы несложно – устройство, получившее название от латинского слова «accelero» («ускоряю»), применяется для измерения кажущегося ускорения.

Определяя этот параметр, датчик помогает программному обеспечению контролировать положение телефона в пространстве и расстояние, на которое был перемещён мобильный гаджет.

Между тем, даже зная, что такое акселерометр, некоторые пользователи не отличают его от гироскопа. На самом деле оба датчика могут измерять одни и те же величины, но полностью заменить друг друга не способны.

При этом гироскоп в телефоне необходим для определения угла поворота гаджета относительно определённой плоскости. А акселерометр требуется для контроля положения в пространстве путём измерения ускорения движения. Совместное использование устройств помогает программному обеспечению гаджета получить более точные результаты.

Рис. 1. Один из примеров работы акселерометра.

Рассматривая действие акселерометра и что это такое по большому счёту, стоит познакомиться с принципом действия классического приспособления:

  1. Основная часть датчика представляет собой инертную массу (например, грузик), прикреплённую к упругому элементу.
  2. Упругая деталь типа пружины фиксируется на неподвижном элементе.
  3. Пружина зафиксирована на неподвижной части конструкции.
  4. Колебания груза подавляются демпфером.
  5. При наклонах, встряске и поворотах гаджета инертная масса реагирует на силу инерции.
  6. Чем больше интенсивность и сила наклона, встряски или поворота, тем сильнее деформируется пружина.
  7. После возвращения массы на место под воздействием пружины уровень смещения относительно обычного положения фиксируется специальным датчиком.

Рис. 2. Конструкция стандартного акселерометра.

С другой стороны, ответ на вопрос по поводу акселерометра в телефоне – что это и как выглядит, будет немного отличаться. В данном случае он представляет собой миниатюрный элемент на плате с расположенной внутри инертной массой и выглядит обычно как маленький чёрный квадрат.

Основной принцип работы элемента мало отличается от стандартного – при изменении положения инертной массы определяется величина смещения, по которому рассчитываются показатели положения гаджета. Такие датчики стоят практически на любом виде мобильной техники – на телефоне или планшете.

Рис. 3. Внешний вид датчика для смартфона.

Применение устройства

Определившись с тем, что представляет собой акселерометр в телефоне, стоит узнать и как им пользоваться – для этого можно привести несколько примеров:

С помощью датчика осуществляется управление в играх – смена положения мобильного устройства вызывает определённые действия со стороны игрового персонажа или управляемого игроком транспортного средства. Так, например, наклоном телефона можно изменять направление движения автомобиля в гоночных симуляторах.

Рис. 4. Игра Asphalt 8, управление в которой выполняется с помощью акселерометра.

Во время спортивной пробежки акселерометр используется в смартфонах и планшетах для контроля пройденной дистанции. При этом определяется примерное количество сделанных шагов – и, хотя погрешность может быть довольно высокой (зависит от скорости движения), полученные результаты можно использовать для повышения результатов тренировки.

Наличие таких датчиков на смартфонах и планшетах позволяет изменять ориентацию изображения. Расположив мобильный гаджет горизонтально, пользователь при помощи акселерометра автоматически получает альбомный формат картинки или текста. При вертикальном расположении экрана ориентация изменится на книжную.

В других устройствах датчик применяют и для выполнения тех же задач, для чего нужен акселерометр на телефонах, и для других целей. Так, в авиации он необходим для работы навигационных систем, а в промышленности используется в качестве вибропреобразователя.

В системах управления жёсткими дисками HDD акселерометр требуется для компенсации вызываемых ускорениями объекта колебаний и защиты хранящихся на накопителе данных.

Видеорегистраторы с помощью этого датчика способны определять время ускорения и торможения, фиксировать остановки и столкновения. На джойстиках игровой приставке акселерометр необходим для управления игровым процессом.

Включение и отключение датчика

Способ, как узнать есть ли акселерометр на телефоне, заключается в повороте экрана в другое положение. Если изображение при этом не изменилось, значит датчик отсутствует – или на смартфоне просто отключена функция «Автоповорота».

У большинства моделей поворот экрана при изменении положения автоматически включается и выключается с помощью меню настроек или верхней панели на главном экране:

В первом случае следует перейти в «Настройки» , выбрать пункт «Экран» и включить поворот изображения.

Рис. 5. Включение через настройки.

Во второй ситуации достаточно потянуть пальцем за верхнюю панель, увеличив её размер на весь экран, и включить соответствующую функцию.

Рис. 6. Включение через верхнюю панель.

Совет: Иногда автоматическая реакция акселерометра на движения мобильника не требуется – и даже может мешать. В таких случаях датчик можно отключить, воспользовавшись одним из тех меню, в которых можно включать автоповорот.

Настройка и калибровка

Практически все новые телефоны с гироскопом имеют и встроенный датчик контроля ускорения. При отсутствии акселерометра в телефоне, что говорит о бюджетной стоимости модели или её выпуске много лет назад, добавить эту функцию не получится ни перепрошивкой, ни изменением настроек.

Зато при наличии датчика, если он не работает или неправильно реагирует на изменение положения устройства, можно выполнить его калибровку.

Автоматическая настройка Андроид акселерометра выполняется в три этапа:

2 Установите телефон с акселерометром на ровную поверхность.

3 Перейдите в меню настроек утилиты и выберите пункт калибровка акселерометра.

Рис. 7. Меню приложения.

На дисплее гаджета появится сообщение о необходимости установки на ровную поверхность. После подтверждения запускается калибровка. Завершение процесса сопровождается появлением соответствующей надписи.

Рис. 8. Работа приложения GPS Status & Toolbox.

Выводы

Зная, что такое акселерометр, можно сделать определённые выводы по поводу его наличия в современных мобильных устройствах. Наличие датчиков определения положения смартфонов и планшетов позволяет упростить просмотр на телефоне видео или чтение книг, а иногда даже помогает в игровом процессе.

Однако перед использованием акселерометра его иногда приходится настраивать. На это потребуется всего несколько минут и скачивание бесплатной утилиты.

Тематическое видео:

Благодаря развитию технического прогресса у людей появилась возможность использовать достаточно большой набор инструментов, при этом нося с собой только один смартфон. Однако есть маленькая деталь, без которой использование данного устройства было бы не так удобно — акселерометр. Что это такое и почему он так важен?

Основной функцией данного прибора является измерение ускорения наземного транспорта, летательных аппаратов, ракет и другой техники. Впервые он появился в конце XIX века. Устройство устанавливали на поезда и автомобили, чтобы иметь возможность отслеживать скорость, с которой они передвигаются.

Шкала отображала все возможные и максимально допустимые значения для конкретного вида транспорта. Такое строение позволяло предотвратить превышение скоростного режима и не допустить разрушения двигателя. Но был у этого помощника и один недостаток. Что это? Акселерометр был крайне громоздким. Так что впоследствии конструкция все время изменялась.

В Россию первые такие устройства попали уже в комплекте автомобилей Ford и Mercedes-Benz. Также они шли вместе с паровозами, произведенными в Германии. Была лишь одна проблема. Она заключалась в том, что эти акселерометры не выдерживали холодный климат. А потому предприятиям транспортного машиностроения России пришлось разрабатывать собственные модели.

Разновидности

Различают следующие разновидности акселерометров:

  • Емкостный. Отслеживает изменение емкости между статическим состоянием и динамическим.
  • Пьезоэлектрический. Устройство работает за счет одноименного эффекта (в зависимости от давления на кристаллы, появляется электрический потенциал).
  • Пьезорезистивный. Измеряет электрическое сопротивление в зависимости от приложенного механического давления.
  • Устройство с эффектом Холла. Замеряет изменения в напряжении, происходящие по причине перемен в магнитном поле вокруг самого прибора.
  • Магнитно-резисторный. Фиксирует изменения в магнитном поле. В отличие от предыдущего измеряет сопротивление.
  • Прибор теплопередачи. В зависимости от ускорения измеряет перемены в теплоотдаче.

Новое время

На фотографии сверху можно увидеть мобильное приложение, имитирующее акселерометр.

Современное строение акселерометров позволяет связывать их с бортовым компьютером в автомобилях, поездах, самолетах и ракетах. Таким образом, получается абсолютная целостная система. Ее основной задачей является анализ измерения показателя ускорения. Впоследствии компьютером дается соответствующая команда о корректировке работы, при этом увеличивается или уменьшается скорость движения.

На данный момент использование датчика акселерометра вышло за пределы транспортной индустрии. Данное устройство также стало устанавливаться и в мобильные телефоны, но при этом в немного другой форме. Именно о современной вариации уменьшенного прибора и пойдет речь далее.

Мобильная индустрия

Выше уже было сказано о том, что акселерометр — это устройство, позволяющее измерять и регулировать изменение скорости передвижения транспорта. Тем не менее сегодня его можно встретить и в сотовых телефонах.

Первое устройство

Первым мобильным устройством, получившим акселерометр, стал Nokia 5500. В столь маленьком корпусе не было возможности использовать устройство в его оригинальной форме. В силу этого было решено использовать миниатюрный чип. Внутри него находилась инертная масса. Возникает резонный вопрос: какую функцию выполнял первый акселерометр в телефоне. Что это было? То же, что крайне популярно сейчас в различных фитнес-браслетах и прочих устройствах — шагомер.

Как это работает

Общий алгоритм работы не слишком отличается от изначального прибора. Чип встраивался по принципу неподвижной конструкции с прикрепленными проводниками. Находящаяся внутри инертная масса, подвергаясь ускорению, изменяет свое местонахождение в пространстве. Благодаря этому сдвигу устройство получает данные обо всех изменениях местоположения. Отходящие от устройства проводники находились между контактами, снимающими показания счетчика.

По причине крайне малого размера всех деталей чипа производство деталей производится без вмешательства человека — только автоматизированные конвейеры.

Стоит отметить, что акселерометр в смартфоне — это деталь, позволяющая сохранять важные данные. К примеру, при нахождении устройства в полете (падение или перекидывание) прибор определяет это состояние и отдает команду о блокировке самых хрупких деталей, отвечающих за запись данных. Например, так происходит с записывающей головкой жесткого диска ноутбука.

Однако в современных гаджетах можно встретить не только акселерометр, но и гироскоп.

Что такое гироскоп?

На фото выше можно увидеть роторный гироскоп. Это устройство, реагирующее на изменение угла наклона относительно поверхности Земли. Самый простой пример — юла. Оно было изобретено в 1817 году. Его преимуществом стала возможность работы в достаточно плохих условиях, таких как:

  • низкий уровень видимости;
  • наличие электромагнитных помех;
  • тряска поверхности и многие другие.

Разновидности

На данный момент различают две основных категории данных устройств.

По степени свободы:

  • двухстепенной;
  • трехстепенной.

По принципу действия:

  • оптический;
  • механический.

Первое появление в мобильной индустрии

Самым первым представителем этой сферы, получившим гироскопический датчик, стал смартфон от компании Apple — iPhone 4. Эта функция позволила изменять ориентацию телефона с книжной на альбомную, в зависимости от его положения в пространстве.

Подобное нововведение было крайне популярно среди покупателей, а потому другие фирмы-производители мобильных устройств достаточно быстро подхватили идею, начав установку данного элемента в собственные телефоны. Стоит отметить, что все последующие модели iPhone на обязательной основе включали в себя эту функцию.

Однако устройства на платформе Android не всегда обладают гироскопическим датчиком. Потому перед тем как приобрести устройство с данной операционной системой, стоит справиться о наличии гироскопа в устройстве. Это можно сделать:

  • найдя список характеристик в Интернете;
  • спросить у консультанта в магазине.

Предпочтительно первое, так как не всегда консультанты осведомлены об особенностях той или иной модели смартфона.

Как определить наличие гироскопического датчика в устройстве?

Как было сказано выше, можно ознакомиться с характеристиками телефона на сайте производителя или магазина, занимающегося его продажей. Чаще всего наличие данного элемента указывается в обязательном порядке.

Еще один вариант — проверка на видео, работающем в 360 градусов. Если при его просмотре есть функция поворота изображения в любом допустимом направлении — значит, датчик присутствует.

И последний вариант — проверка приложением AnTuTu Benchmark. Оно проводит полную диагностику смартфона и в обязательном порядке указывает наличие данного компонента.

Калибровка акселерометра телефона

Наличие такого элемента в современном смартфоне крайне важно. Оно позволяет устройству выполнять ряд крайне важных функций:

  • поворот дисплея;
  • выполнение действий при встряхивании экрана;
  • обеспечение работы шагомера;
  • демонстрация настоящего положения в пространстве.

Далее будет приведен пример того, как откалибровать акселерометр Xiaomi. Данная инструкция подойдет как для мобильных устройств данного производителя, так и для многих других смартфонов на платформе Android. Она достаточно проста и не требует много времени и знаний о работе с функциями телефона. Для запуска калибровки экрана необходимо выполнить следующую последовательность действий:

  • выбрать меню «настройки»;
  • перейти в пункт «дисплей»;
  • нажать на функцию «калибровка акселерометра». Далее она сама проведет настройку правильного отображения изображения на экране в различных положениях.

Итоги

Несмотря на то, что акселерометр и гироскоп появились как устройства для применения в сфере машиностроения, сегодня ни один смартфон не может считаться полноценным, если эти компоненты отсутствуют. Указанные выше функции делают его использование максимально комфортным. Поэтому перед приобретением телефона обязательно убедитесь в их наличии среди списка его основных характеристик.

Акселерометр — что это такое и зачем нужен?.

Наша жизнь состоит из будничных мелочей, которые так или иначе влияют на наше самочувствие, настроение и продуктивность. Не выспался — болит голова; выпил кофе, чтобы поправить ситуацию и взбодриться — стал раздражительным. Предусмотреть всё очень хочется, но никак не получается. Да ещё и вокруг все, как заведённые, дают советы: глютен в хлебе — не подходи, убьёт; шоколадка в кармане — прямой путь к выпадению зубов. Мы собираем самые популярные вопросов о здоровье, питании, заболеваниях и даем на них ответы, которые позволят чуть лучше понимать, что полезно для здоровья.

Акселерометр, или же G-sensor — датчик определяющий угол наклона девайса относительно земли. Каждый владелец смартфона пользуется такой функцией, как автоповорот экрана , а любители мобильных игр сталкивались с управлением автомобилем с помощью наклона телефона.

Этот датчик неплохо дополняет функциональные способности смартфона. Вот основной перечень его функций :

  • Автоматический поворот экрана при смене ориентации смартфона в пространстве.
  • Управление в играх
  • Реакция аппарата на конкретные жесты, и проведение определенных операций (изменение музыкального трека, выключение будильника либо отмена звонка). Например, встряхивание телефона, «постукивающие» движения либо поворот телефона экраном вниз.
  • Распознавание и демонстрирование расположения в пространстве при помощи различных, в том числе и навигационных, программ. Например, компас.
  • Отслеживание активности человека. Самое распространенное применение — подсчет количества шагов и пройденной дистанции

Принцип работы устройства

Акселерометр, это маленький чип , установленный на плате вашего аппарата. Если объяснить просто, то он состоит из инертной массы, прикрепленной к подвижной , гибкой составляющей части. Эта составляющая крепится к неподвижному элементу. С целью подавления случайных или ненужных микроколебаний инертная масса крепится к демпферу .

В период вращения в пространстве или тряске, встроенная в акселерометр, инертная масса реагирует на инертную силу. Чем выше сила наклона, вращения или тряски, тем сильнее деформируется подвижная часть. После всего этого инертная масса возвращается в исходное положение благодаря гибкой, подвижной составляющей чипа акселерометра.

Датчик замеряет уровень смещения от уровня состояния покоя. Эта информация преобразуется в электросигнал, а потом отправляется на обработку электронике и программному обеспечению. Благодаря предоставленной информации программа способна определить различия в физических изменениях расположения смартфона.
Но это была описана упрощенная модель работы акселерометра. Изготовление мобильны акселерометров требует огромнейшей точности расчетов и пропорций. Вручную создать его нельзя, процесс изготовления автоматизирован и применяется химическая реакция среди различных элементов. Акселерометр позволяет перейти на другой, более удобный уровень управления девайсом и играми.

(разность между абсолютным ускорением объекта и гравитационным ускорением, точнее ускорением свободного падения). Существуют трёхкомпонентные (трёхосевые) акселерометры, которые позволяют измерять ускорение сразу по трём осям.

Некоторые акселерометры также имеют встроенные системы сбора и обработки данных. Это позволяет создавать завершённые системы для измерения ускорения и вибрации со всеми необходимыми элементами.

Применение

Акселерометр может применяться как для измерения проекций абсолютного линейного ускорения, так и для косвенных измерений проекции гравитационного ускорения. Последнее свойство используется для создания инерциальных навигационных систем , где полученные с их помощью измерения интегрируют, получая инерциальную скорость и координаты носителя, при регистрации амплитуд выше собственной резонансной частоты можно измерять непосредственно собственную скорость акселерометра.

Электронные В устройствах управления игровых приставок акселерометр совместно с гироскопом используются для управления в играх без использования кнопок — путем поворотов в пространстве, встряхиваний и т. д. Например, в контролерах Wii Remote и Playstation Move присутствует акселерометр.

Акселерометры используют в жестких дисках для активации механизма защиты от повреждений, полученных в результате ударов, встрясок и падений. Акселерометр реагирует на внезапное изменение положения устройства и паркует головки жесткого диска, что позволяет предотвратить повреждение диска и потерю данных. Такая технология защиты используется в основном в ноутбуках , нетбуках и на внешних накопителях.

Акселерометр в промышленной вибродиагностике является вибропреобразователем, измеряющим виброускорение в системах неразрушающего контроля и защиты.

Параметры

Основными параметрами акселерометра являются

  • Пороговая чувствительность (разрешение) — величина минимального изменения кажущегося ускорения, которое способен определить прибор.
  • Смещение нуля — показания прибора при нулевом кажущемся ускорении.
  • Случайное блуждание — среднеквадратичное отклонение от смещения нуля.
  • Нелинейность — изменения зависимости между выходным сигналом и кажущимся ускорением при изменении кажущегося ускорения.

Примечания

Ссылки

  • Использование аналогового акселерометра как инклинометра

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое «Акселерометр» в других словарях:

    Акселерометр … Орфографический словарь-справочник

    — (от лат. accelero ускоряю и…метр) прибор для измерения ускорений (перегрузок) летательных аппаратов и др … Большой Энциклопедический словарь

    АКСЕЛЕРОМЕТР, устройство, используемое для измерения ускорения. Простейшим примером может служить свинцовая гиря, подвешенная к предмету, падающему с ускорением угол ее отклонения от вертикали пропорционален ускорению. Более сложное устройство,… … Научно-технический энциклопедический словарь

    — (от латинского accelero ускоряю и греческого metreo измеряю) прибор для измерения ускорений подвижных объектов. А. широко применяют на летательных аппаратах. Принцип действия А. основан на использовании законов инерции. Различают А. для измерения … Энциклопедия техники

    Сущ., кол во синонимов: 5 акселерограф (3) акцелерометр (1) гироакселерометр … Словарь синонимов

    Прибор для измерения ускорений. На летательных аппаратах, надводных кораблях и подводных лодках используется в системах инерциальной навигации EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь

    акселерометр — а, м. accéléromètre &LT;лат. 1888. Лексис. техн. Прибор для измерения ускорений возникающих на самолетах. космических аппаратах, ракетах и т. п., а также при испытании машин, двигателей и т. п. Крысин 1998. Лекс. БСЭ 3: акселеро/метр … Исторический словарь галлицизмов русского языка

    акселерометр — Измерительное устройство, предназначенное для измерения ускорений. [ГОСТ 18955 73] Тематики акселерометры EN accelerometer … Справочник технического переводчика

    — (от лат. accelero ускоряю и…метр), прибор для измерения ускорений (перегрузок) летательных аппаратов и др. * * * АКСЕЛЕРОМЕТР АКСЕЛЕРОМЕТР (от лат. accelero ускоряю и греч. metron мера, metreo измеряю), прибор для измерения ускорений… … Энциклопедический словарь

    — (лат. accelerare ускорять + …метр) прибор для измерения ускорений (перегрузок), возникающих на самолетах, космических летательных аппаратах, ракетах и других движущихся объектах, а также прв испытаниях машин, двигателей в т. д. Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

Как работают акселерометры | Типы акселерометров

Хотите знать, как быстро едет ваша машина? Это просто — просто взгляните на спидометр! Скорость удобное измерение, которое говорит вам, как быстро вы можете получить из одного места в другое. Максимальная скорость автомобиля, как правило, является хорошим показателем того, насколько мощным двигатель это есть, но при условии, что все соблюдают ограничение скорости, максимум скорости — это просто цифры на бумаге — мало или вообще бесполезные.

Ускорение гораздо интереснее скорости и полезнее, если вам нужно уйти от опасности за рулем: это насколько быстро что-то может ускориться или замедлиться. Измерение ускорения немного сложнее, чем измерение скорости, потому что оно включает в себя выяснение того, как скорость меняется с течением времени. Как вы измеряете ускорение? Неудивительно, что с устройством под названием акселерометр . Когда-то вы бы нашли такие гаджеты только в космических ракетах или реактивных самолетах; теперь они есть практически в каждом автомобиль, множество портативных компьютеров и всевозможные гаджеты, такие как iPod, iPhone и Nintendo Wii.Рассмотрим подробнее, что они из себя представляют, что они делают, и как они работают!

Фотография: Сюда! Как ваш мобильный телефон узнает, в какую сторону поворачивать дисплей? Все это делается с помощью акселерометров, спрятанных внутри корпуса.

Для чего используются акселерометры?

Фото: Прибор ракетостроения? Акселерометр, разработанный Honeywell в 1980-х годах для использования на космических кораблях. Фото предоставлено Космическим центром Джонсона НАСА (НАСА-АО).

Акселерометры — это материал ракетостроения — в буквальном смысле! Установленный в космическом корабле, это удобный способ измерить не только изменения скорости ракеты, но и также апогей (когда корабль находится на максимальном удалении от Земли или другую массу, так что его ускорение под действием силы тяжести минимально) и ориентацию (поскольку наклон чего-либо меняет способ воздействия на него гравитации и силу, которую оно ощущает). Акселерометры также широко используется в инерциальной навигации и системах наведения в таких вещах, как автопилоты самолетов и кораблей.Еще одно очень распространенное применение на транспорте — автомобильные подушки безопасности: когда акселерометр обнаруживает внезапное изменение скорости автомобиля, сигнализируя о неизбежном столкновении, он запускает электрическую цепь, которая заставляет подушки безопасности раскрываться.

Фото: Подборка акселерометров, используемых для испытаний ветряных турбин. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (US DOE/NREL).

Если у вас современный мобильный телефон, MP3-плеер или портативный игровая приставка, в нее, вероятно, встроен акселерометр, так что чувствуется, когда вы наклоняете его из стороны в сторону.Вот как iPhone или iPod Touch автоматически определяет, когда следует переключить макет экрана с портретного на альбомный. Многие игры и «приложения», разработанные для таких гаджетов, как iPhone, работают, определяя, насколько интенсивно или быстро вы перемещаете или трясете корпус, используя крошечные чипы акселерометра внутри.

Вы будете удивлены тем, для чего используются акселерометры. Знаете ли вы, например, что хай-тек стиральные машины для одежды иметь акселерометры, которые могут определить, когда нагрузка не сбалансирована и выключить электродвигатель, чтобы они не разлетелись на куски? Или что нагревательные приборы, такие как электронные утюги и тепловентиляторы, имеют внутри акселерометры, которые обнаруживают, когда они падают, и отключают их, чтобы предотвратить возгорание? Удивительно, а? Разве ракетостроение не полезно!

Что такое ускорение?

Прежде чем вы сможете понять акселерометры, вам действительно нужно понять ускорение — так что давайте кратко подведем итоги.Если у вас есть машина, которая разгоняется с места до скорости (или, строго говоря, скорость) 100 км/ч за 5 секунд, ускорение равно изменению скорость или скорость, деленная на время, то есть 100/5 или 20 км/ч за второй. Другими словами, каждую секунду движения автомобиля добавляется еще 20 км/ч до его скорости. Если вы сидите в этой машине, вы можно измерить ускорение с помощью секундомера и автомобиля спидометр. Просто прочитайте показания спидометра через 5 секунд, разделите чтение на 5, и вы получите ускорение.

Но что, если вы хотите узнать ускорение момент за моментом, не дожидаясь определенное время должно пройти? Если вы знаете о законах движения, вы известно, что гениальный английский ученый Исаак Ньютон определил ускорение по-другому, связав его с массой и силой. Если у вас есть определенная сила (скажем, сила в вашей ноге, когда вы бьете по ней наружу) и применить его к массе (футбольному мячу), вы ускорьте массу — мяч взлетит в воздух.

Фото: Ускорение происходит, когда вы прикладываете силу к объекту — например, удар ногой по футбольному мячу.Ускорение — это мера того, насколько изменится скорость мяча за определенное время. Менее очевидно, что это также мера того, сколько силы вы прикладываете к каждому килограмму массы, содержащейся в объекте. Фото RJ Stratchko предоставлено ВМС США и Викисклад.

Второй закон движения Ньютона связывает силу, массу и ускорение с помощью очень простого уравнения:

Сила = масса x ускорение

или…

F = м а

или…

а = Ф/м

Другими словами, ускорение — это сила, необходимая для перемещения каждого единица массы.Глядя на это уравнение, вы можете понять, почему футбольные мячи работают как они это делают: чем сильнее вы бьете (чем больше сила) или чем легче мяч (чем меньше масса), тем большее ускорение вы произведете — и тем быстрее мяч полетит по небу.

Вы также можете видеть, что теперь у нас есть второй способ вычисления ускорение, не связанное с расстоянием, скоростью или временем. Если мы можем измерить силу, действующую на что-то, а также его массу, мы можно вычислить его ускорение, просто разделив силу на масса.Нет необходимости измерять скорость или время вообще!

Как работают акселерометры?

Фото: Электрик запаивает оборванные провода, подключенные к акселерометру в вертолете Seahawk. Фото принца А. Хьюза III предоставлено ВМС США и Викисклад.

Это уравнение лежит в основе теории акселерометров: они измеряют ускорение не путем расчета того, как скорость изменяется с течением времени, а путем измерение силы. Как они это делают? Вообще говоря, чувствуя, насколько масса давит на что-то, когда на него действует сила.

Это то, с чем мы все хорошо знакомы, когда едем в машине. Представьте, что вы сидите в заднее сиденье автомобиля, радостно занимаясь своими делами, а водитель ускоряется внезапно обгонять медленно движущийся грузовик. Вы чувствуете, что бьетесь в ответ в сиденье. Почему? Потому что ускорение автомобиля заставляет его двигаться вперед внезапно. Вы можете подумать, что двигаетесь назад, когда машина ускоряется вперед, но это иллюзия: на самом деле то, что вы испытываете, машина пытается тронуться без тебя и твоего сиденья, догоняющего тебя сзади!

Законы движения говорят нам, что ваше тело пытается продолжать движение с постоянной скоростью, но сиденье постоянно толкая в вас с силой и вместо этого заставляя вас ускоряться. чем больше разгоняется автомобиль, тем больше силы вы чувствуете со своего места — и вы действительно это чувствуете! Ваш мозг и тело работают вместе, чтобы создать достаточно эффективный акселерометр: чем сильнее ваше тело опыта, тем большее ускорение ваш мозг регистрирует от разница между движениями вашего тела и автомобиля. (И это получает полезные подсказки от других ощущений, в том числе от скорости какие движущиеся объекты проходят мимо окна, изменение звука двигатель автомобиля, шум проносящегося мимо воздуха и так далее.) Момент по В этот момент вы чувствуете изменения в ускорении из-за изменений в ощущениях. на вашем теле, а не путем подсчета того, как далеко вы путешествовали и как долго это заняло.

И акселерометры работают примерно так же.

Типы акселерометров

Существует множество различных типов акселерометров. Механические немного похожи уменьшенные версии пассажиров, сидящих в машинах, сдвигаются назад и по мере действия на них сил. У них есть что-то вроде массы, прикрепленной к пружине. подвешен внутри внешнего кожуха.Когда они ускоряются, корпус трогается сразу, но масса отстает и пружина растягивается с силой, соответствующей ускорению. расстояние, на которое растягивается пружина (которое пропорционально сила растяжения) можно использовать для измерения силы и ускорение различными способами. Сейсмометры (используются для измерения землетрясений) работают примерно таким образом, используя перья на тяжелых массы, прикрепленные к пружинам, для регистрации силы землетрясения. Когда землетрясение, сотрясает корпус сейсмометра, но перо (прикрепленный к массе) требует больше времени для перемещения, поэтому он оставляет отрывистый след на бумажной схеме.


Иллюстрация: Основная концепция механического акселерометра: когда серая коробка акселерометра перемещается из стороны в сторону, масса (красная капля) ненадолго остается позади. Но пружина, соединяющая его с коробкой (красный зигзаг), вскоре возвращает его на место и при движении оставляет на бумаге след (синяя линия).

Альтернативные конструкции акселерометров измеряют силу не путем нанесения пера на бумагу, а генерируя электрические или магнитные сигналы. В пьезорезистивных акселерометрах масса присоединена к потенциометру (переменный резистор), немного похожему на регулятор громкости, который поворачивает электрический ток вверх или вниз в зависимости от размера силы воздействуя на него.Конденсаторы также можно использовать в акселерометрах для измерения силы аналогичным образом: если движущийся масса изменяет расстояние между двумя металлическими пластинами, измерение изменения их емкости дает измерение действующей силы.


Изображение: Общая концепция емкостного акселерометра: по мере того, как серый блок акселерометра перемещается вправо, красная масса остается позади и сближает синие металлические пластины, изменяя их емкость измеримым образом.

В некоторых акселерометрах умную работу выполняют пьезоэлектрические кристаллы, такие как кварц.У вас есть кристалл, прикрепленный к массе, поэтому, когда акселерометр движется, масса сжимает кристалл и генерирует крошечное электрическое напряжение.


Иллюстрация: Основная концепция пьезоэлектрического акселерометра: когда серая коробка акселерометра движется вправо, масса сжимает синий пьезоэлектрический кристалл (на этом рисунке он сильно преувеличен), который генерирует напряжение. Чем больше ускорение, тем больше сила и тем больше протекающий ток (синие стрелки).

В акселерометрах на эффекте Холла сила и ускорение измеряются путем обнаружения крошечных изменений в магнитном поле.

Как работают акселерометры | Типы акселерометров

Хотите знать, как быстро едет ваша машина? Это просто — просто взгляните на спидометр! Скорость удобное измерение, которое говорит вам, как быстро вы можете получить из одного места в другое. Максимальная скорость автомобиля, как правило, является хорошим показателем того, насколько мощным двигатель это есть, но при условии, что все соблюдают ограничение скорости, максимум скорости — это просто цифры на бумаге — мало или вообще бесполезные.

Ускорение гораздо интереснее скорости и полезнее, если вам нужно уйти от опасности за рулем: это насколько быстро что-то может ускориться или замедлиться. Измерение ускорения немного сложнее, чем измерение скорости, потому что оно включает в себя выяснение того, как скорость меняется с течением времени. Как вы измеряете ускорение? Неудивительно, что с устройством под названием акселерометр . Когда-то вы бы нашли такие гаджеты только в космических ракетах или реактивных самолетах; теперь они есть практически в каждом автомобиль, множество портативных компьютеров и всевозможные гаджеты, такие как iPod, iPhone и Nintendo Wii.Рассмотрим подробнее, что они из себя представляют, что они делают, и как они работают!

Фотография: Сюда! Как ваш мобильный телефон узнает, в какую сторону поворачивать дисплей? Все это делается с помощью акселерометров, спрятанных внутри корпуса.

Для чего используются акселерометры?

Фото: Прибор ракетостроения? Акселерометр, разработанный Honeywell в 1980-х годах для использования на космических кораблях. Фото предоставлено Космическим центром Джонсона НАСА (НАСА-АО).

Акселерометры — это материал ракетостроения — в буквальном смысле! Установленный в космическом корабле, это удобный способ измерить не только изменения скорости ракеты, но и также апогей (когда корабль находится на максимальном удалении от Земли или другую массу, так что его ускорение под действием силы тяжести минимально) и ориентацию (поскольку наклон чего-либо меняет способ воздействия на него гравитации и силу, которую оно ощущает). Акселерометры также широко используется в инерциальной навигации и системах наведения в таких вещах, как автопилоты самолетов и кораблей.Еще одно очень распространенное применение на транспорте — автомобильные подушки безопасности: когда акселерометр обнаруживает внезапное изменение скорости автомобиля, сигнализируя о неизбежном столкновении, он запускает электрическую цепь, которая заставляет подушки безопасности раскрываться.

Фото: Подборка акселерометров, используемых для испытаний ветряных турбин. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (US DOE/NREL).

Если у вас современный мобильный телефон, MP3-плеер или портативный игровая приставка, в нее, вероятно, встроен акселерометр, так что чувствуется, когда вы наклоняете его из стороны в сторону.Вот как iPhone или iPod Touch автоматически определяет, когда следует переключить макет экрана с портретного на альбомный. Многие игры и «приложения», разработанные для таких гаджетов, как iPhone, работают, определяя, насколько интенсивно или быстро вы перемещаете или трясете корпус, используя крошечные чипы акселерометра внутри.

Вы будете удивлены тем, для чего используются акселерометры. Знаете ли вы, например, что хай-тек стиральные машины для одежды иметь акселерометры, которые могут определить, когда нагрузка не сбалансирована и выключить электродвигатель, чтобы они не разлетелись на куски? Или что нагревательные приборы, такие как электронные утюги и тепловентиляторы, имеют внутри акселерометры, которые обнаруживают, когда они падают, и отключают их, чтобы предотвратить возгорание? Удивительно, а? Разве ракетостроение не полезно!

Что такое ускорение?

Прежде чем вы сможете понять акселерометры, вам действительно нужно понять ускорение — так что давайте кратко подведем итоги.Если у вас есть машина, которая разгоняется с места до скорости (или, строго говоря, скорость) 100 км/ч за 5 секунд, ускорение равно изменению скорость или скорость, деленная на время, то есть 100/5 или 20 км/ч за второй. Другими словами, каждую секунду движения автомобиля добавляется еще 20 км/ч до его скорости. Если вы сидите в этой машине, вы можно измерить ускорение с помощью секундомера и автомобиля спидометр. Просто прочитайте показания спидометра через 5 секунд, разделите чтение на 5, и вы получите ускорение.

Но что, если вы хотите узнать ускорение момент за моментом, не дожидаясь определенное время должно пройти? Если вы знаете о законах движения, вы известно, что гениальный английский ученый Исаак Ньютон определил ускорение по-другому, связав его с массой и силой. Если у вас есть определенная сила (скажем, сила в вашей ноге, когда вы бьете по ней наружу) и применить его к массе (футбольному мячу), вы ускорьте массу — мяч взлетит в воздух.

Фото: Ускорение происходит, когда вы прикладываете силу к объекту — например, удар ногой по футбольному мячу.Ускорение — это мера того, насколько изменится скорость мяча за определенное время. Менее очевидно, что это также мера того, сколько силы вы прикладываете к каждому килограмму массы, содержащейся в объекте. Фото RJ Stratchko предоставлено ВМС США и Викисклад.

Второй закон движения Ньютона связывает силу, массу и ускорение с помощью очень простого уравнения:

Сила = масса x ускорение

или…

F = м а

или…

а = Ф/м

Другими словами, ускорение — это сила, необходимая для перемещения каждого единица массы.Глядя на это уравнение, вы можете понять, почему футбольные мячи работают как они это делают: чем сильнее вы бьете (чем больше сила) или чем легче мяч (чем меньше масса), тем большее ускорение вы произведете — и тем быстрее мяч полетит по небу.

Вы также можете видеть, что теперь у нас есть второй способ вычисления ускорение, не связанное с расстоянием, скоростью или временем. Если мы можем измерить силу, действующую на что-то, а также его массу, мы можно вычислить его ускорение, просто разделив силу на масса.Нет необходимости измерять скорость или время вообще!

Как работают акселерометры?

Фото: Электрик запаивает оборванные провода, подключенные к акселерометру в вертолете Seahawk. Фото принца А. Хьюза III предоставлено ВМС США и Викисклад.

Это уравнение лежит в основе теории акселерометров: они измеряют ускорение не путем расчета того, как скорость изменяется с течением времени, а путем измерение силы. Как они это делают? Вообще говоря, чувствуя, насколько масса давит на что-то, когда на него действует сила.

Это то, с чем мы все хорошо знакомы, когда едем в машине. Представьте, что вы сидите в заднее сиденье автомобиля, радостно занимаясь своими делами, а водитель ускоряется внезапно обгонять медленно движущийся грузовик. Вы чувствуете, что бьетесь в ответ в сиденье. Почему? Потому что ускорение автомобиля заставляет его двигаться вперед внезапно. Вы можете подумать, что двигаетесь назад, когда машина ускоряется вперед, но это иллюзия: на самом деле то, что вы испытываете, машина пытается тронуться без тебя и твоего сиденья, догоняющего тебя сзади!

Законы движения говорят нам, что ваше тело пытается продолжать движение с постоянной скоростью, но сиденье постоянно толкая в вас с силой и вместо этого заставляя вас ускоряться. чем больше разгоняется автомобиль, тем больше силы вы чувствуете со своего места — и вы действительно это чувствуете! Ваш мозг и тело работают вместе, чтобы создать достаточно эффективный акселерометр: чем сильнее ваше тело опыта, тем большее ускорение ваш мозг регистрирует от разница между движениями вашего тела и автомобиля. (И это получает полезные подсказки от других ощущений, в том числе от скорости какие движущиеся объекты проходят мимо окна, изменение звука двигатель автомобиля, шум проносящегося мимо воздуха и так далее.) Момент по В этот момент вы чувствуете изменения в ускорении из-за изменений в ощущениях. на вашем теле, а не путем подсчета того, как далеко вы путешествовали и как долго это заняло.

И акселерометры работают примерно так же.

Типы акселерометров

Существует множество различных типов акселерометров. Механические немного похожи уменьшенные версии пассажиров, сидящих в машинах, сдвигаются назад и по мере действия на них сил. У них есть что-то вроде массы, прикрепленной к пружине. подвешен внутри внешнего кожуха.Когда они ускоряются, корпус трогается сразу, но масса отстает и пружина растягивается с силой, соответствующей ускорению. расстояние, на которое растягивается пружина (которое пропорционально сила растяжения) можно использовать для измерения силы и ускорение различными способами. Сейсмометры (используются для измерения землетрясений) работают примерно таким образом, используя перья на тяжелых массы, прикрепленные к пружинам, для регистрации силы землетрясения. Когда землетрясение, сотрясает корпус сейсмометра, но перо (прикрепленный к массе) требует больше времени для перемещения, поэтому он оставляет отрывистый след на бумажной схеме.


Иллюстрация: Основная концепция механического акселерометра: когда серая коробка акселерометра перемещается из стороны в сторону, масса (красная капля) ненадолго остается позади. Но пружина, соединяющая его с коробкой (красный зигзаг), вскоре возвращает его на место и при движении оставляет на бумаге след (синяя линия).

Альтернативные конструкции акселерометров измеряют силу не путем нанесения пера на бумагу, а генерируя электрические или магнитные сигналы. В пьезорезистивных акселерометрах масса присоединена к потенциометру (переменный резистор), немного похожему на регулятор громкости, который поворачивает электрический ток вверх или вниз в зависимости от размера силы воздействуя на него.Конденсаторы также можно использовать в акселерометрах для измерения силы аналогичным образом: если движущийся масса изменяет расстояние между двумя металлическими пластинами, измерение изменения их емкости дает измерение действующей силы.


Изображение: Общая концепция емкостного акселерометра: по мере того, как серый блок акселерометра перемещается вправо, красная масса остается позади и сближает синие металлические пластины, изменяя их емкость измеримым образом.

В некоторых акселерометрах умную работу выполняют пьезоэлектрические кристаллы, такие как кварц.У вас есть кристалл, прикрепленный к массе, поэтому, когда акселерометр движется, масса сжимает кристалл и генерирует крошечное электрическое напряжение.


Иллюстрация: Основная концепция пьезоэлектрического акселерометра: когда серая коробка акселерометра движется вправо, масса сжимает синий пьезоэлектрический кристалл (на этом рисунке он сильно преувеличен), который генерирует напряжение. Чем больше ускорение, тем больше сила и тем больше протекающий ток (синие стрелки).

В акселерометрах на эффекте Холла сила и ускорение измеряются путем обнаружения крошечных изменений в магнитном поле.

Акселерометры

: как они работают?

Типы акселерометров

Существует множество типов лабораторных и промышленных акселерометров, включая чисто механические устройства (такие как механические переключатели вибрации), волоконно-оптические, тензометрические, пьезоэлектрические, пьезорезистивные, емкостные, МЭМС (микроэлектромеханические системы) и другие. В частности, все большую популярность приобретают конструкции МЭМС, где не требуется высокая точность. Тем не менее, пьезоэлектрические конструкции на сегодняшний день являются наиболее распространенными в приложениях для мониторинга оборудования, и поэтому они будут в центре внимания в части 1 этой серии из трех частей.Часть 2 будет опубликована в сентябрьском выпуске Orbit и посвящена критериям выбора сейсмических датчиков (акселерометров и датчиков скорости). Мы завершим серию третьей частью декабрьского номера Orbit , в которой будет рассмотрена технология МЭМС и ее место в спектре решений для мониторинга состояния менее важных активов.

 

Принцип работы: простая версия

Пьезоэлектрический 1  акселерометр представляет собой очень простое устройство на фундаментальном уровне: когда вы подвергаете 2  находящийся внутри материал воздействию силы, возникает изменение электрического заряда, и это изменение пропорционально величине силы.

1  Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году Пьером и Жаком Кюри. Первоначально названное «пироэлектричество», название «пьезоэлектричество» было предложено В. Г. Ханкелем на основе греческого слова πιεζειν [piezein], что означает сжимать или давить.

2  Это напряжение может быть в форме сил сжатия, растяжения или сдвига (скручивания).

Материал, демонстрирующий пьезоэлектрический эффект, испытывает изменение электрического заряда при воздействии напряжения (силы), будь то сжатие, растяжение или сдвиг.

Из школьного курса физики и второго закона Ньютона мы знаем, что ускорение и сила связаны друг с другом знакомым уравнением F = MA, где

F = сила (в ньютонах)

М = масса (в килограммах)

A = ускорение (в м/с 2 )  

Именно из-за этой взаимосвязи между силой и ускорением мы можем взять то, что по сути является датчиком обнаружения силы, и использовать его для измерения ускорения; они прямо пропорциональны друг другу в системах, где масса неизменна.

Аналогичные замечания можно сделать в отношении пьезорезистивных и емкостных акселерометров; вместо пропорционального изменения электрического заряда, основанного на силе, они испытывают пропорциональное изменение электрического сопротивления или емкости соответственно.

 

Из чего они сделаны?

Материал внутри пьезоэлектрического акселерометра варьируется от кристаллов (природных и синтетических) до керамики и полимеров, но имеет одну общую черту: все они проявляют пьезоэлектрический эффект.Другими словами, они реагируют на силу (напряжение) пропорциональным изменением электрического заряда.

В целом кристаллы (чаще всего используется кварц) проявляют меньший пьезоэлектрический эффект, чем керамика. Однако пьезоэлектрические свойства керамики со временем могут ухудшаться, в то время как свойства кристаллов более стабильны.

Напротив, керамика, такая как PZT 3 , демонстрирует более сильные пьезоэлектрические свойства, требует меньшего усиления и обеспечивает превосходное отношение сигнал/шум (SNR).PZT также можно искусственно состарить, чтобы уменьшить деградацию, происходящую при естественном старении. Таким образом, промышленность в значительной степени перешла к керамике, позволяющей точно измерять меньшие уровни сигнала и достигать более низких уровней шума.

3 Цирконат свинца Титинат

В дополнение к переходу к керамическим материалам, а не к кристаллам, промышленность также перешла к конструкциям с режимом сдвига, а не к конструкциям с режимом сжатия. Ранние акселерометры использовали конструкции с режимом сжатия в основном потому, что их было проще изготовить.Однако по мере развития производственных технологий на передний план вышли конструкции с режимом сдвига, поскольку они обладают многочисленными преимуществами:

  • Они обеспечивают более высокую электрическую мощность при заданной силе (лучшее отношение сигнал/шум)
  • Они менее чувствительны к тепловым переходным процессам и механическим предварительным нагрузкам, таким как базовая деформация
  • В меньшей степени подвержен так называемому эффекту «лыжного склона»

 

Как они устроены?

Конструкции с режимом сжатия, как упоминалось ранее, являются самыми простыми в изготовлении.Так называемые «односторонние» конструкции наиболее подвержены деформации основания, поскольку пьезоэлектрический элемент (PE) соединен непосредственно с основанием корпуса акселерометра. Следовательно, любое искажение посадочной поверхности передается непосредственно на ПЭ и проявляется как ложная вибрация. Поэтому подготовка поверхности чрезвычайно важна.

Изолированные конструкции, работающие в режиме сжатия, компенсируют это за счет использования различных средств изоляции, включая специальные шайбы, и за счет уменьшения площади поверхности между защитным полиэтиленом и основанием.

Конструкции, работающие в режиме сдвига, стали более популярными, как отмечалось ранее, поскольку они предлагают преимущества, связанные с измерениями вибрации оборудования, в частности, для контроля подшипников качения, где важна способность разрешать малые амплитуды сигналов.

Конструкции режима зарядки

Как отмечалось ранее, основным принципом работы пьезоэлектрического акселерометра является изменение электрического заряда в ответ на ускорение (силу). Таким образом, собственный выход представляет собой пропорциональный заряд (например, 50 пКл/г), а не пропорциональный напряжение (например, 100 мВ/г).

Прежде чем акселерометр можно будет использовать в качестве входа для системы мониторинга, заряд должен быть преобразован в напряжение. Это можно сделать либо с помощью внешнего устройства (обычно называемого усилителем заряда 4 ), либо с помощью встроенной электроники внутри корпуса акселерометра. Возникает естественный вопрос: зачем вообще использовать внешний усилитель заряда, если преобразование заряда можно выполнить внутри самого акселерометра? Причина в температуре.В то время как электроника в усилителе заряда может быть сделана относительно нечувствительной к изменениям температуры примерно до 300 ° F (~ 150 ° C), за пределами этого выход слишком сильно зависит от температуры, и электроника, используемая в преобразовании заряда, не может выдержать такие температуры . Чтобы избежать этих проблем, когда акселерометры будут устанавливаться на машинах с очень высокой температурой поверхности, таких как газовые турбины, принято отделять сам акселерометр от усилителя заряда. Это позволяет размещать усилитель заряда в среде с более низкой температурой (обычно ниже 300°F), в то время как сам чувствительный элемент может выдерживать гораздо более высокие температуры.

4  Другая электроника формирования сигнала также будет включена в это устройство, кроме простого преобразования заряда. Например, преобразование оплаты может сопровождаться фильтрацией и интеграцией. По этой причине усилитель заряда иногда называют преобразователем сигнала или просто «электроникой».

Например, высокотемпературный датчик скорости и ускорения (HTVAS) Bently Nevada 330900 позволяет устанавливать чувствительный элемент на поверхности с температурой до 900 ° F (482 C), в то время как отдельный усилитель заряда ограничен температурой 257 ° F (125 C). ).Чувствительный элемент и усилитель заряда соединены жестким кабелем с минеральной изоляцией, который также рассчитан на температуру 900° F (482 C). В качестве другого примера, усилитель заряда Bently Nevada 350501 может выдерживать температуру только до 158°F, но чувствительные элементы, к которым он подключается (такие как Bently Nevada, номер детали 45357-01), могут выдерживать температуры до 750°F (398°F). С).

Высокотемпературный датчик скорости (HTVS) Bently Nevada 330750 является примером акселерометра, в котором используется отдельный усилитель заряда, что позволяет использовать его в условиях очень высоких температур.Усилитель заряда также интегрирует собственный выход ускорения в скорость и поэтому называется формирователем сигнала. Встроенные кабели длиной до 8 м могут использоваться для отделения чувствительного элемента от преобразователя сигнала, гарантируя, что формирователь сигнала хорошо удален от температур, создаваемых чувствительным элементом (часто поверхность газовой турбины авиационной производной).

 

Цельные конструкции

За исключением высокотемпературных применений, как указано в предыдущем разделе, гораздо чаще встречаются акселерометры для промышленного мониторинга вибрации, в которых усилитель заряда интегрирован с чувствительным элементом.Примеры включают Bently Nevada 330400, 330525, 330500, 330525, 200350, 200355, 330700, AM3100T2-Z2 и многие другие. Эти устройства обеспечивают исходную выходную чувствительность в вольтах, например 100 мВ/г или 100 мВ/дюйм/сек для самоинтегрирующихся акселерометров с выходным сигналом скорости.

Ранние акселерометры Bently Nevada, выпущенные в 1980-х годах, такие как 23732, имели встроенное преобразование заряда, но использовали модуль внешнего интерфейса, который усиливал необработанный сигнал акселерометра с 25 мВ/г до отраслевого стандарта 100 мВ/г, позволяя использовать -24 В постоянного тока. для питания системы, чтобы для систем ускорения можно было использовать то же возбуждение, что и для систем бесконтактных датчиков.Шли годы, наши конструкции акселерометров совершенствовались, потребность во внешних интерфейсных модулях отпала, и мы представили модели 330400 и 330425, чтобы они были обратно совместимы с мониторами, использующими более старый 23732 и аналогичные датчики. Однако, поскольку старые интерфейсные модули использовали три провода (питание, сигнал, общий), наши акселерометры 330400 и 330425 также использовали три провода.

Ранние системы акселерометров Bently Nevada, такие как 23732, использовали отдельный интерфейсный модуль и имели 3-проводную конструкцию (PWR, SIG, COM).Поскольку акселерометр имел выход с высоким импедансом, между датчиком и его интерфейсным модулем пришлось использовать специальный малошумящий коаксиальный кабель. 330400 и 330425 были разработаны для замены этих старых систем и не требуют внешних интерфейсных модулей или специального коаксиального кабеля. Они сохраняют трехпроводную конструкцию и электрически идентичны этим старым системам. Это позволяет модернизировать старые трехпроводные датчики с отдельными интерфейсными модулями без изменения системы мониторинга.

 

Акселерометры IEPE

С введением стандарта IEPE (Integral Electronics Piezo-Electric) для акселерометров двухпроводные конструкции стали повсеместными и обладают многочисленными преимуществами:

  • Работайте со стандартным, легкодоступным питанием прибора +24 В пост. тока и используйте возбуждение постоянным током (обычно 3 мА)
  • Может прокладывать кабели большой длины без необходимости использования специального малошумящего коаксиального или другого кабеля
  • Можно использовать стандартный экранированный 2-жильный кабель вместо 3-проводного
  • Имеют низкое выходное сопротивление
  • Легко взаимозаменяемы со многими приборами и мониторами, поддерживающими входы типа IEPE

Большинство систем мониторинга Bently Nevada, включая нашу новую платформу Orbit 60, поддерживают акселерометры IEPE, акселерометры с зарядным режимом, использующие внешние усилители заряда, а также наши собственные устаревшие и современные системы 3-проводных акселерометров для максимальной гибкости и выбора.

Акселерометры

IEPE очень популярны и поддерживаются многочисленными платформами мониторинга Bently Nevada.

 

 

 

Будущие взносы

Мы надеемся, что это базовое введение в акселерометры оказалось полезным. Поскольку мы продолжаем эту серию статей об акселерометрах в части 2 в нашем сентябрьском выпуске, мы рассмотрим вопрос о том, почему акселерометры не используются для каждого применения вибрации, хотя мы можем получать показания как скорости, так и смещения от ускорения через одинарное и двойное ускорение. -интеграция.Мы также рассмотрим приложения, в которых должны использоваться самоинтегрирующиеся акселерометры (так называемые «пьезодатчики скорости») по сравнению с более старыми датчиками скорости с подвижной катушкой, и останется ли законное место для устройств с подвижной катушкой (предупреждение о спойлере: да). , оно делает). Мы завершим эту серию в нашем декабрьском выпуске в части 3, рассмотрев появление конструкций типа MEMS, их плюсы и минусы, а также места, где они могут быть успешно применены в рамках современной стратегии мониторинга состояния.

Что такое акселерометр? Как использовать акселерометр в мобильных устройствах?

Акселерометр — это датчик, который позволяет пользователям получать дополнительные возможности, регулируя ориентацию экрана приложения на смартфоне и планшете.

Основная цель акселерометра мобильного телефона состоит в том, чтобы устройство адаптировало ориентацию в соответствии с положением устройства с горизонтального на вертикальное и наоборот. Чтобы обеспечить удобство просмотра для пользователей, он измеряет положение и изменение ориентации экранов.

Давайте разберемся на примерах.

Если вы играете в игру, то у вас не может быть хорошего опыта с горизонтальным видом. Альбомный вид предоставляет пользователям больше места для игры на устройствах с сенсорным экраном.

При использовании банковского приложения пользователи предпочитают портретную ориентацию по сравнению с вертикальной, поскольку в нее довольно легко добавлять и читать информацию.

Таким образом, акселерометр в смартфоне позволяет настроить вид приложения в соответствии с вашим удобством просмотра.

Что такое акселерометр?

Акселерометр представляет собой электромеханическое устройство, измеряющее силу ускорения, вызванную движением, гравитацией или вибрацией. Эти силы могут быть статическими, такими как сила тяжести, динамическое движение чувств или вибрации.

Математически ускорение представляет собой измерение изменения скорости или скорости, деленное на время.

Что делает акселерометр?

Акселерометр можно использовать как в академических, так и в потребительских целях.

Например: если ваш ноутбук внезапно упал во время его использования, акселерометр может определить причины внезапного свободного падения и сразу же отключить жесткий диск, чтобы избежать повреждения данных.

Динамический акселерометр измеряет гравитационное притяжение. Если мы рассмотрим потребительский контекст, то пользователи могут лучше понять окружение объекта. Он фиксирует каждое движение объекта, независимо от того, движется ли он в гору, падает, наклоняется, летит горизонтально или выравнивается вниз.

Акселерометр в смартфоне — динамический, который меняет ориентацию дисплея с книжной на альбомную и наоборот в зависимости от наклона телефона.

Что такое акселерометр в мобильном телефоне?

Акселерометр в смартфоне измеряет линейное ускорение устройства. В положении покоя при любой ориентации цифра представляет собой силу тяжести, действующую на устройство, и в то же время измеряет ускорение по осям X и Y, которое будет равно нулю.

Компания Apple интегрировала акселерометр во все свои устройства iPhone, iPad и iPod, начиная с 4-го поколения.

Хотите создать для своих пользователей восхитительные впечатления от просмотра с помощью встроенного в смартфоны акселерометра?

Для чего используется акселерометр в мобильных устройствах

Вход движения

Датчик доступен в мобильных телефонах высокого класса. Если у вас есть мобильный телефон с клавиатурой, вы не сможете использовать этот датчик. У вас должен быть смартфон, чтобы увидеть, как акселерометр помогает изменить ориентацию вашего мобильного приложения.

Персональные цифровые помощники и цифровые аудиоплееры управляют пользовательским интерфейсом мобильного приложения с помощью акселерометра. Он регулирует ориентацию контента и представление мобильного приложения, чтобы сделать его удобным для пользователя.

Поскольку акселерометр в смартфоне может отслеживать движение, он используется как шагомер для подсчета шагов, и на основе шага он позволяет пользователям проводить подробный анализ того, сколько сожжено калорий, сколько километров они прошли и многое другое. Таким образом, датчик широко используется в приложениях для здоровья и фитнеса, а также в спортивных приложениях.

Определение ориентации

Большинство современных смартфонов используют акселерометр для выравнивания ориентации экрана в зависимости от направления, в котором находится устройство. Благодаря встроенному акселерометру мобильного телефона пользователи могут улучшить качество просмотра при перелистывании страниц, играх на основе жестов, изменении ориентации с альбомной на портретную, а также уменьшении и увеличении изображений.

Акселерометр в смартфоне содержит как минимум датчик наклона для управления просмотром изображений.Иногда его используют для устранения дрожания при съемке, автоповорота изображений, игры в мини-игры, чувствительные к движению.

Основные характеристики акселерометра мобильного телефона

  • Он меняет ориентацию экрана с альбомной/горизонтальной на портретную/вертикальную и наоборот, чтобы пользователи могли лучше видеть приложение.
  • Изменение ориентации делает просмотр фотографий и просмотр веб-страниц более удобным.
  • Акселерометр широко используется в гоночных играх, поскольку он чувствителен к движению, взаимодействует и управляет изменением направления и поворотом гоночного автомобиля.
  • Повернув мобильные устройства экраном вниз, пользователи могут отключить звук входящего вызова.

Credencys использует встроенный акселерометр в разработке мобильных приложений

Credencys, ведущая компания по разработке мобильных приложений, успешно реализовала более 500 проектов по разработке мобильных приложений для начинающих компаний из списка Fortune 500, чтобы помочь им в достижении их бизнес-целей или решении организационных вопросов. проблемы. У нас есть команда опытных разработчиков мобильных приложений, имеющих большой опыт разработки мобильных решений с акселерометром.

Мы помогли компании ABB, лидеру рынка по производству двигателей низкого напряжения (LV), выполнить упреждающее обслуживание промышленных двигателей с помощью смартфона. В приложении мы использовали возможности акселерометра для проверки скорости двигателя низкого напряжения и сбора данных о состоянии двигателей. Анализируя различные параметры, приложение предлагает упреждающее обслуживание. Это помогло клиенту сократить время работы двигателя за счет своевременного ремонта или замены.

Планируете создать приложение, подобное ABB, используя возможности акселерометра? Давайте объединимся, чтобы вместе создать потрясающее бизнес-решение, которое повысит ценность вашей организации и клиентов.

Часто задаваемые вопросы об акселерометре в смартфоне

Как работает акселерометр в смартфоне?

Акселерометр — это устройство, которое используется для измерения ускорения, скорости изменения скорости. Однако если говорить об акселерометре в смартфоне, то он определяет изменение ориентации и соответственно поворачивает мобильный экран. По сути, это помогает вашему смартфону распознавать верх и низ.

Что акселерометр в смартфоне измеряет ускорение?

Акселерометр — это встроенный комментарий смартфона для измерения его ускорения.Он отслеживает различные движения, такие как тряска, наклон, раскачивание и вращение, и соответственно меняет ориентацию вашего приложения. Для расчета и обнаружения движения акселерометр использует значение XYZ.

Какой акселерометр используется в iPhone?

Акселерометр в смартфоне измеряет ускорение устройства. Если говорить об Apple, технологический гигант использует акселерометр STMicroelectronics под названием LIS302DL 3-axis MEMS для своего iPhone и iPod touch первого поколения.

Какая польза от акселерометра в андроиде?

Акселерометр работает как датчик в смартфонах и планшетах на базе Android, который отслеживает движение обратного хода, чтобы изменить ориентацию приложения. Почти каждое Android-устройство содержит датчик акселерометра. Удивительно, но он потреблял в 10 раз меньше энергии по сравнению с другими датчиками движения.

Как работает акселерометр в смартфоне для отслеживания вашего движения

Из всех компонентов смартфона акселерометр, вероятно, носит звание самого интересного с технологической точки зрения, но в то же время недооцененного гаджета на устройстве.Если вы хотите, чтобы изображение на вашем телефоне было альбомным или портретным, все, что вам нужно сделать, это повернуть телефон в нужном направлении, и экран будет следовать за вами. Вы когда-нибудь задумывались, как телефон распознает, что вы наклонили телефон в этом направлении?

Читайте также: Что нужно знать о 360-градусной фотографии


Чтобы реагировать на поворот телефона, он должен определить, в какую сторону вы его двигаете. Акселерометр — отличный способ добиться этого, и они бывают всех форм и размеров.Несмотря на это, акселерометры обычно содержат одни и те же три переменные:
  • Корпус акселерометра, перемещающийся вместе с устройством, в котором он установлен. Это действует как основание датчика, который движется с той же скоростью, что и устройство.
  • Подвижная часть акселерометра, которая перемещается при смещении корпуса вокруг него. Это движение зависит от того, насколько сильно наклонено устройство.
  • Датчики на акселерометре, которые следят за движущейся частью и отслеживают, насколько сдвинулось устройство в зависимости от результата.

Хотя существует множество способов сделать это, те, которые вы найдете в смартфонах (и других устройствах), обычно бывают двух видов: емкостные и пьезоэлектрические акселерометры.

Что такое емкостные акселерометры?

Оба слова звучат очень сложно, но не волнуйтесь — на практике они довольно просты! Во-первых, давайте рассмотрим емкостные акселерометры.

Знаете ли вы те игрушки-лабиринты из шариков, которые иногда можно найти в рождественских хлопушках? Представьте себе один из них, но это просто пустой квадрат без препятствий.Представьте, что вы также подключили стороны квадрата, чтобы определить, когда металлический шар ударяется о стороны. Когда вы наклоняете квадрат, мяч перекатывается и ударяется о одну из сторон, вызывая срабатывание датчика.

Конечно, в мобильных телефонах нет маленьких шариков-лабиринтов внутри! Однако у них есть что-то похожее. Вместо шара в телефоне используется сетка, подвешенная на опорах. Эти опоры имеют некоторую снисходительность, позволяя сетке слегка смещаться при движении телефона.

Между секциями сетки есть маленькие «пальчики», которые чувствуют, где находится сетка. При наклоне телефона сетка перемещается по опорам в сторону движения, и пальцы улавливают это движение. Пальцы сообщают, в какую сторону наклонен телефон.

Что такое пьезоэлектрические акселерометры?

С другой стороны, пьезоэлектрические акселерометры получили свое название от пьезоэлектрического эффекта, который акселерометр использует для измерения ориентации.

Представьте, если бы вы стояли спиной к стене, держа матрац на расстоянии вытянутой руки, с закрытыми глазами.Затем я прошу вас сообщить мне, если вы заметите, что матрац шевелится. Вы не можете видеть матрас, но вы можете чувствовать, как он движется.

Теперь, если я толкну или потяну матрас, это вызовет напряжение в ваших руках. Либо вы чувствуете, как матрац тянется прочь, либо толкается к вам. Только по этому ощущению можно понять, дергаю я матрас или толкаю его.

Аналогично работают пьезоэлектрические акселерометры

. Они используют механизм, который толкает и тянет кристалл, который, в свою очередь, излучает электричество в зависимости от приложенного напряжения.Затем это напряжение переводится в измерения движения.

Наклон и поворот

Акселерометры — удивительная и интригующая часть смартфона, но их крайне недооценивают. Теперь вы знаете, как они работают и как определяют, куда движется ваш телефон.

Насколько важен акселерометр в вашем собственном телефоне? Дайте нам знать ниже.

Изображение предоставлено Википедией

Полезна ли эта статья? Да Нет

Подпишитесь на нашу рассылку!

Наши последние учебные пособия доставляются прямо на ваш почтовый ящик

как работают датчики — акселерометр


ЕМКОСТНАЯ АКСЕЛЕРОМЕТР


Как сделать емкостной Акселерометры — датчики вибрации работают?
Емкостный акселерометры (датчики вибрации) обнаруживают изменение электрического емкость по отношению к ускорению для изменения выходного сигнала цепи под напряжением.Чувствительный элемент состоит из двух конденсаторы с плоскими пластинами, работающие в дифференциальном режиме.

Эти конденсаторы работают по мостовой схеме вместе с двумя постоянными конденсаторами, и изменить пиковое напряжение, генерируемое генератором, когда структура испытывает ускорение. Захват цепей обнаружения пиковое напряжение, которое затем подается на суммирующий усилитель, который обрабатывает конечный выходной сигнал.


Структура емкостных акселерометров
емкостных акселерометры обнаруживают изменение электрической емкости, при этом относительно ускорения, чтобы изменить выход цепи под напряжением.

Когда тема к фиксированному или постоянному ускорению значение емкости равно также константа, в результате чего измерительный сигнал пропорционален к равномерному ускорению, также называемому постоянным или статическим ускорением.

печатных платы Емкостные акселерометры имеют диафрагму, которая действует как масса, изгибающаяся под действием ускорения. Две неподвижные пластины сжимают диафрагму, образуя два конденсатора. каждый с отдельной фиксированной пластиной и каждый с общей диафрагмой как подвижная плита. Изгиб вызывает сдвиг емкости на изменяя расстояние между двумя параллельными пластинами, диафрагма сама является одной из пластин.

Две емкости значения используются в мостовой схеме, электрический выход из которых зависит от входного ускорения.

Артикул от PCB Piezotronics Inc


Измерение ударов и вибрации с помощью акселерометров

Автор Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье мы обсудим, как мы можем измерять удары и вибрацию с помощью датчиков акселерометра, достаточно подробно, чтобы вы могли:

  • См. , какие акселерометры доступны сегодня
  • Узнайте об основных типах доступных акселерометров и о том, как они используются
  • Понять , как акселерометры могут быть связаны с вашей системой сбора данных

Вы готовы начать? Пойдем!

Введение

Как люди, которые выросли, катаясь на велосипедах и катая игрушки по полу, мы по своей природе понимаем ускорение объекта из-за внешней силы.Данные о вибрации и производные от них параметры, такие как ускорение , удар и смещение , чрезвычайно важны во многих приложениях.

Что такое вибрация?

Вибрация может рассматриваться как колебание или повторяющееся движение объекта вокруг положения равновесия, когда сила, действующая на него, равна нулю.

Вибрация обычно возникает из-за динамических эффектов производственных допусков, зазоров, контакта качения и трения между частями машины, а также неуравновешенных сил во вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение элементах.Нередко небольшие незначительные вибрации могут возбуждать резонансные частоты некоторых других деталей конструкции и усиливаться в крупные источники вибрации и шума. Вот почему мониторинг вибрации так важен.

Вибрирующее тело описывает колебательное движение вокруг исходного положения. Количество раз, которое совершается полный цикл движения в течение одной секунды, называется частотой и измеряется в герцах (Гц) .

Движение может состоять из одной составляющей, происходящей на одной частоте, как у камертона, или из нескольких составляющих, происходящих одновременно на разных частотах, как, например, при движении поршня двигателя внутреннего сгорания.

На картинке ниже мы видим движение камертона. Камертон представляет собой акустический резонатор в виде двузубой вилки. Он резонирует с определенной постоянной высотой звука, когда его заставляют вибрировать, ударяя им о поверхность или предмет, и издает чистый музыкальный тон.

Что такое акселерометр?

Акселерометр — это устройство, измеряющее ускорение. Типичный акселерометр действует как демпфированная масса, закрепленная на пружине.При воздействии ускорения эта масса движется. Это смещение измеряется и преобразуется в полезные единицы.

Типовой 3-осевой акселерометр от Dytran Inc.
Изображение предоставлено Dytran Inc. https://www.dytran.com

Акселерометры

можно использовать для измерения:

  • Вибрация: говорят, что объект вибрирует, когда он совершает колебательное движение относительно положения положения равновесия. Вибрация встречается в транспортной и аэрокосмической среде или моделируется системой встряхивания.
  • Удар:  внезапное кратковременное возбуждение конструкции, обычно возбуждающее резонансы конструкции.
  • Движение:  движение — это медленно движущееся событие, такое как движение манипулятора или измерение автомобильной подвески.
  • Сейсмостойкость:  Это скорее движение или низкочастотная вибрация. Для этого измерения обычно требуется специализированный акселерометр с низким уровнем шума и высоким разрешением.
  • Сила
  • Наклон

Мы можем получить несколько важных значений ускорения.Например, если мы знаем массу (m) объекта, мы можем умножить ее на его ускорение (a) и, таким образом, получить силу (F):

.

Ф = ма

Типы акселерометров

Несмотря на то, что существует множество типов акселерометров , использующих различные методы и с очень разными спецификациями и приложениями среди других факторов, мы можем разделить эти датчики на две широкие категории в зависимости от того, могут ли они измерять статическое ускорение или нет: 

Акселерометры переменного тока

По определению, эти датчики используются для измерения динамических событий .Другими словами, они не могут измерять DC или статическое ускорение , а могут измерять только изменения ускорения.

Вибрация обычно представляет собой высокочастотный сигнал, требующий высокоскоростной регистрации данных. Вот почему для этих измерений не используется относительно низкоскоростной регистратор данных. В этих датчиках используются различные технологии, каждая из которых уникально подходит для приложения и среды.

В пьезоэлектрических акселерометрах

используется пьезоэлектрический эффект, открытый Пьером и Жаком Кюри в 1880 году.Они заметили, что некоторые материалы, особенно кристаллы и керамика, генерируют заряд или напряжение в ответ на воздействие нагрузки. Кроме того, они увидели, что эта реакция была линейной по отношению к приложенному стрессу. Слово «пьезо» происходит от греческого слова «piezein», что означает «сжимать».

На сегодняшний день доступно два популярных типа датчиков акселерометра переменного тока :

Акселерометры постоянного тока (и переменного тока)

Важно то, что акселерометры постоянного тока могут точно измерять статическое (постоянное) ускорение.Также важно отметить, что акселерометры постоянного тока также могут измерять динамическую (переменного тока) вибрацию, но обычно не имеют такой широкой полосы пропускания, как акселерометры переменного тока. Акселерометры переменного тока специально разработаны для динамических измерений.

Динамические (AC) акселерометры в большинстве случаев вообще не могут измерять ускорение постоянного тока. Но некоторые из них имеют настраиваемую постоянную времени, которая позволяет измерять ускорение постоянного тока в течение короткого периода времени.

На сегодняшний день доступно несколько популярных типов акселерометров постоянного тока :

Обратите внимание, что МЭМС может относиться либо к емкостным, либо к пьезорезистивным сенсорным технологиям внутри.Но важно, чтобы они были перечислены здесь, потому что на рынке они называются типом датчика.

Давайте подробно рассмотрим каждый из этих типов акселерометров переменного и постоянного тока.

Датчики акселерометра зарядки

В классическом датчике заряда напряжение, вызванное ускорением на оси смещения, генерирует поток заряженных ионов, интенсивность которого варьируется в зависимости от величины ускорения. Внутри датчика кусок пьезоэлектрического материала (обычно кварц или пьезоэлектрическая керамика) расположен рядом с фиксированной массой.Когда корпус датчика подвергается ускорению вдоль оси измерения, напряжение или эффект «сдавливания» массы на пьезоэлектрический материал вызывает выход заряда из материала. Этот электрический заряд можно измерить с помощью системы сбора данных.

Типовой акселерометр в режиме зарядки
Изображение предоставлено PCB Electronics https://www.pcb.com

Датчики заряда

имеют выход с высоким импедансом, для которого требуется специальный формирователь сигнала режима заряда, такой как усилитель заряда SIRIUS CHG от Dewesoft.

Акселерометры зарядного типа имеют чрезвычайно широкую полосу пропускания, динамический диапазон и очень широкий диапазон рабочих температур.

Датчики заряда

требуют специальных кабелей с низким уровнем шума, поскольку сигналы заряда с высоким импедансом очень чувствительны к радиочастотным (радиочастотным) и электромагнитным (ЭМ) помехам. Движущиеся кабели наводят помехи на сигнал, поэтому при прокладке кабелей необходимо соблюдать особую осторожность (даже небольшое давление кабельных стяжек может вызвать помехи).

Плюсы и минусы датчика заряда

Плюсы Минусы
Блок питания не требуется Требуется дорогой формирователь сигнала
Долговечность и широкий диапазон рабочих температур Требуются дорогие кабели с низким уровнем шума
Без шума Только для динамических и квазистатических измерений
Самое высокое разрешение Не удается измерить статическое ускорение
Отличные динамические характеристики  
Чрезвычайно линейный выход  
Устойчивость к высоким температурам (выше 500°C)  
Диапазон очень высокой амплитуды удара  
Возможна конструкция датчика меньшего размера  

Общие приложения для акселерометров заряда

  • Автомобильные испытания
  • Испытания аэрокосмической и оборонной промышленности
  • Приложения с высокой пропускной способностью
  • Испытание на падение
  • Испытание на свободное падение
  • Мониторинг состояния
  • Применение при высоких температурах

Датчики акселерометра IEPE

Чтобы решить эту проблему с кабелями и шумом, инженеры придумали, как интегрировать крошечный усилитель в сам корпус датчика.Этот усилитель преобразует выходной сигнал с высоким импедансом в выход с более низким импедансом, который легче передавать по более дешевым и длинным кабелям.

Он также значительно снижает восприимчивость к радиочастотным и электромагнитным помехам. Эти датчики обозначаются как датчики IEPE , ссылаясь на тот факт, что они имеют встроенную электронику. Аббревиатура означает «Интегрированная электроника, пьезоэлектричество».

Внутри датчика кусок пьезоэлектрического материала (обычно кварца или пьезоэлектрической керамики) расположен рядом с фиксированной массой.Когда корпус датчика подвергается ускорению вдоль оси измерения, напряжение или эффект «сдавливания» массы на пьезоэлектрический материал вызывает выход заряда из материала, который можно измерить. Эта деталь точно такая же, как и датчик заряда — разница в том, что датчик IEPE дополнительно включает в себя усилитель сигнала.

Пьезоэлектрический акселерометр компрессионного типа, в котором масса оказывает сжимающее усилие на пьезоэлектрический элемент

Пьезоэлектрический акселерометр сдвигового типа, в котором масса оказывает сдвигающее усилие на пьезоэлектрический элемент

Следует отметить, что компания PCB Piezotronics также относится к этим датчикам, используя собственную аббревиатуру ICP® , которая, по их определению, означает «Интегральная схема, пьезоэлектрическая».ICP является зарегистрированным товарным знаком PCB Group, Inc.).

В отличие от датчиков заряда, которые не требуют внешнего питания, крошечный встроенный усилитель в этих датчиках IEPE должен быть запитан. Кроме того, простое присутствие усилителя внутри датчика добавляет небольшое количество массы, но, что более важно, резко снижает диапазон рабочих температур датчика. Питание датчика должно обеспечиваться внешним преобразователем сигналов IEPE, который создает источник постоянного тока на сигнальной линии.

Поскольку датчики IEPE предназначены для измерения динамического, а не статического ускорения, это напряжение питания постоянного тока не влияет на показания. Преобразователи сигналов, изготовленные для датчиков IEPE, обычно дешевле, чем те, которые предназначены для датчиков CHARGE. По сути, это просто преобразователь напряжения, который может подавать выбираемое возбуждение постоянным током для питания датчика.

Плюсы и минусы акселерометров IEPE

Плюсы Минусы
Фиксированная чувствительность независимо от длины и качества кабеля Требуется возбуждение постоянным током (сокращает время работы батареи)
Более высокий выходной сигнал означает меньше шума Верхний диапазон рабочих температур ограничен примерно 120°C
Длинные кабели не проблема Невозможно измерить статические сигналы
Требуется менее дорогой преобразователь сигналов IEPE Собственный источник шума
Отличный динамический отклик  
Выходной сигнал с низким импедансом может передаваться по длинным кабелям  
Лучше выдерживает суровые условия, такие как грязь и влажность  
Встроенная функция самотестирования  

Распространенные применения акселерометров IEPE

  • Автомобильные испытания
  • Испытания аэрокосмической и оборонной промышленности
  • Приложения с высокой пропускной способностью
  • Испытание на падение
  • Испытание на свободное падение
  • Мониторинг состояния

Емкостные акселерометры

Емкостные акселерометры

обычно обеспечивают превосходные характеристики в низкочастотном диапазоне.Внутри корпуса датчика два параллельных пластинчатых конденсатора работают в дифференциальном режиме. Подключены два дополнительных конденсатора постоянной емкости, и все четыре соединены по мостовой схеме.

Эти структуры, расположенные в непосредственной близости внутри корпуса датчика, создают небольшие емкости в промежутках между ними при воздействии ускорения. Выход мостовой схемы изменяется линейно с этим изменением емкости.

Типовой емкостной (и МЭМС) акселерометр состоит из подвижной контрольной массы с пластинами, прикрепленными к системе механической подвески к эталонной раме, как показано на рисунке ниже

Точность этого датчика повышена за счет использования вкрапленных «гребенчатых» зубчатых структур для определения емкости.Они могут быть организованы несколькими способами. Таким образом, эти датчики могут измерять как динамическое (переменное), так и статическое (постоянное) ускорение.

Плюсы и минусы емкостного акселерометра

Плюсы Минусы
Может измерять как переменное, так и постоянное ускорение Отсутствие широкой полосы пропускания пьезоэлектрических датчиков и датчиков IEPE
Можно сделать очень маленьким и недорогим (с несколько ограниченной точностью) Отсутствие большого рабочего ударного и температурного диапазона датчиков заряда в частности

Общие области применения емкостного акселерометра

Емкостные акселерометры могут быть очень маленькими и недорогими, поэтому они используются во многих коммерческих и потребительских приложениях.Некоторые из них включают:

  • Мобильные телефоны, для ориентации экрана «вверх» для пользователя, внезапного замедления или ускорения (обнаружение аварии)
  • Автомобили для срабатывания подушек безопасности,
  • Обнаружение отношения игровых контроллеров,
  • Дроны
  • И многие другие приложения

Пьезорезистивные акселерометры

Еще одна популярная технология акселерометров постоянного тока основана на пьезосопротивлении. Вместо использования кристаллических или керамических элементов, как в пьезоэлектрических датчиках, пьезорезистивные акселерометры используют тензометрические датчики для определения ускорения.В результате датчик может измерять как статическое (постоянное), так и динамическое (переменное) ускорение примерно до 6–8 кГц. Внутреннее демпфирование массы осуществляется либо жидкостью, либо газом.

Типовые пьезорезистивные акселерометры
Изображение предоставлено INDUSTIC.COM 

Выходной сигнал типичного пьезорезистивного акселерометра является дифференциальным, что хорошо с точки зрения шумовых характеристик. Часто требуется преобразователь сигналов тензометрического датчика хорошего качества , например.грамм. СИРИУС типа STG. Некоторые из этих датчиков предназначены для работы в условиях сильных ударов и могут измерять более 10 000 g.

Плюсы и минусы пьезорезистивного акселерометра

Плюсы Минусы
Хорошо подходят для измерения скорости и перемещения, поскольку их выходы постоянного тока позволяют избежать интегрирования и ошибок двойного интегрирования лучше, чем датчики с выходом переменного тока Не подходит для динамических приложений
Может измерять до 0 Гц Ограниченный диапазон рабочих температур из-за встроенной электроники
Может измерять статический угол Верхняя полоса пропускания ограничена нижним диапазоном кГц
Дифференциальный выход  

Общие области применения пьезорезистивных акселерометров

  • Автомобильные испытания
  • Испытания аэрокосмической и оборонной промышленности
  • Измерение сильных ударов
  • Нединамические измерения ударов и вибрации всех видов

Акселерометры МЭМС

В дополнение к упомянутым выше механическим акселерометрам также доступны электромеханические датчики (также известные как MEMS).Поскольку датчики CHARGE и IEPE обычно начинают измерения в диапазоне от 0,3 Гц до 10 Гц, они не могут выполнять статические или очень низкочастотные измерения. Датчик микроэлектромеханической системы (MEMS) — отличное решение.

Акселерометры

MEMS доступны как в одно-, так и в 3-осевом исполнении.


Одноосевой акселерометр постоянного тока MEMS от PCB Piezotronics
Изображение предоставлено PCB Piezotronics

Акселерометр МЭМС: плюсы и минусы

Плюсы Минусы
Идеально подходит для статических/низкочастотных измерений (можно измерять до 0 Гц) Ограниченный диапазон рабочих температур из-за встроенной электроники
Может измерять статический угол Верхняя полоса пропускания ограничена нижним диапазоном кГц
  Диапазон амплитуд ограничен 400 g

Распространенные применения акселерометров МЭМС

  • Сейсмические работы
  • Мониторинг конструкций
  • Гироскопические системы позиционирования
  • Автомобильные испытания
  • Проверка подушек безопасности

Сравнительная таблица типов акселерометров

Акселерометр Тип Плюсы Минусы
Акселерометры IEPE
  • Фиксированная чувствительность независимо от длины и качества кабеля
  • Более высокий выходной сигнал означает меньше шума
  • Длинные кабели не проблема
  • Требуется менее дорогой преобразователь сигналов IEPE в измерительной системе
  • Отличный динамический отклик
  • Выходной сигнал с низким импедансом может передаваться по длинным кабелям
  • Лучше выдерживает суровые условия, такие как грязь и влажность
  • Внутренняя функция самотестирования
  • Требуется возбуждение постоянным током (сокращает время работы батареи)
  • Верхний диапазон рабочих температур ограничен примерно 120°C
  • Невозможно измерить статические сигналы
  • Собственный источник шума
Зарядные акселерометры
  • Источник питания не требуется
  • Самый прочный и самый широкий диапазон рабочих температур благодаря простой конструкции
  • Нет шума, максимальное разрешение
  • Отличные динамические характеристики
  • Чрезвычайно линейный выход
  • Способен выдерживать воздействие высоких температур (свыше 500°C)
  • Диапазон очень высокой амплитуды удара
  • Возможна конструкция датчика меньшего размера
  • Требуются относительно дорогие преобразователи сигналов
  • Чувствителен к шуму, поэтому длина кабеля должна быть небольшой (< 10 м)
  • Требуются дорогие кабели с низким уровнем шума
  • Ограничено приложениями для динамических и квазистатических измерений
  • Невозможно измерить статическое ускорение
Емкостные акселерометры
  • Может измерять как переменное, так и постоянное ускорение
  • Можно сделать очень маленьким и недорогим (с несколько ограниченной точностью)
  • Отсутствие широкой полосы пропускания пьезоэлектрических датчиков заряда и IEPE.
  • Отсутствие большого рабочего ударного и температурного диапазона датчиков заряда в частности
Пьезорезистивные акселерометры
  • Хорошо подходят для измерения скорости и перемещения, поскольку их выходы постоянного тока позволяют избежать интегрирования и ошибок двойного интегрирования лучше, чем датчики с выходом переменного тока
  • Может измерять до 0 Гц)
  • Может измерять статический угол
  • Дифференциальный выход
  • Не подходит для динамических приложений
  • Ограниченный диапазон рабочих температур из-за встроенной электроники
  • Верхняя полоса пропускания ограничена нижним диапазоном кГц
Акселерометры МЭМС
  • Идеально подходит для статических/низкочастотных измерений
  • Может измерять статический угол
  • Ограниченный диапазон рабочих температур из-за встроенной электроники
  • Верхняя полоса пропускания ограничена нижним диапазоном кГц
  • Диапазон амплитуд ограничен 400 г

Ключевые соображения, связанные с выбором датчика акселерометра

Существует множество датчиков, предназначенных для измерения вибрации и ударов.Наиболее важные вопросы, которые вы должны задать себе при выборе датчика:

Изоляция заземления

Очень важно, когда тестируемый объект является проводящим и имеет потенциал земли. Разница в уровнях напряжения заземления между приборами и акселерометром может вызвать контур заземления, что приведет к неверным показаниям данных.

Чувствительность

В идеале нам нужен высокий выходной уровень, но для высокой чувствительности обычно требуется относительно большой и тяжелый датчик.К счастью, это не критическая проблема, поскольку современные предусилители Dewesoft рассчитаны на работу с низкоуровневыми сигналами.

Низкочастотный диапазон

Датчик должен иметь более низкую отсечку верхних частот, чем частоты, которые вы хотите измерить. Например, тестирование на бумажной фабрике с частотами от 1 до 5 Гц означает, что вам нужен датчик с полосой пропускания 0,3 Гц (или ниже). Для этих приложений наиболее подходящими являются зарядка или IEPE. Если вам нужно измерить статическое ускорение, вам понадобится другая сенсорная технология, например, емкостная или МЭМС.

Полоса пропускания (диапазон частот)

Это (верхняя) полоса пропускания датчика. Акселерометры с малыми массами могут обеспечить резонансную частоту до 180 кГц, но для акселерометров общего назначения с несколько большей выходной мощностью типичны резонансные частоты от 20 до 30 кГц.

Диапазон амплитуд

Датчики заряда

обеспечивают большой диапазон амплитуд (специально разработанные датчики удара могут иметь диапазон амплитуд более 100 000 g!), но датчики IEPE также имеют довольно большой диапазон (до 1000 g).Датчики MEMS обычно имеют очень ограниченный диапазон (до нескольких сотен g). Для большинства приложений подходят датчики IEPE, тогда как для высоких уровней амплитуд лучше подходят датчики заряда.

Уровень остаточного шума

Определяет самый низкий уровень амплитуды, которую может измерить датчик. Мы должны взять датчик с оптимальным диапазоном измерения, потому что датчики с более высоким диапазоном также будут иметь более высокий уровень шума.

Датчики

IEPE имеют очень широкий динамический диапазон. Датчики заряда похожи, но нужно учитывать, что шум может легко генерироваться в кабеле.Емкостные датчики и датчики MEMS обеспечивают меньший динамический диапазон.

Диапазон температур

Все датчики, в состав которых входит электроника, имеют ограниченный высокотемпературный диапазон до 130°C . Температурный диапазон датчиков заряда намного выше — даже до 500°С. Обратите внимание, однако, что для этого также требуется высокотемпературный кабель.

Все пьезоэлектрические материалы зависят от температуры, поэтому любое изменение температуры окружающей среды приведет к изменению чувствительности акселерометра.Пьезоэлектрические акселерометры также демонстрируют переменный выходной сигнал, когда подвергаются небольшим колебаниям температуры, называемым температурными переходными процессами, в среде измерения. Обычно это проблема только при измерении очень низкого уровня или низкочастотных вибраций.

Современные акселерометры сдвигового типа имеют очень низкую чувствительность к температурным переходным процессам. Если акселерометры должны быть закреплены на поверхностях при температурах выше 250°C, между основанием и измерительной поверхностью можно вставить теплоотвод и слюдяную прокладку.При температуре поверхности от 350 до 400°C основание акселерометра может поддерживаться при температуре ниже 250°C с помощью этого метода. Поток охлаждающего воздуха может оказать дополнительную помощь.

Диапазон температур датчика MEMS

ограничен внутренней электроникой (от -40°C до 125°C).

Вес

При модальных испытаниях вес может быть важным фактором из-за эффекта массовой нагрузки. Любая масса, которую мы добавляем к конструкции, изменяет ее динамическое поведение. Как правило, масса датчика должна составлять не более одной десятой динамической массы вибрирующей детали, на которой он установлен.

Есть и другие соображения. такие как шум кабеля, диапазон температур, поперечные вибрации и т. д. На эту тему написаны целые учебники, в том числе по монтажу этих датчиков, что имеет решающее значение для получения хороших результатов. Важно знать, что оборудование и программное обеспечение Dewesoft были разработаны с нуля, чтобы помочь вам получить наилучшие возможные результаты испытаний на вибрацию/ускорение.

Существует множество типов датчиков и множество моделей каждого типа от производителей, которые их производят.Но в этом разделе мы сосредоточимся на основных типах, которые используются в подавляющем количестве приложений по всему миру.

Контуры заземления

Токи контура заземления могут протекать через экран кабелей акселерометра, поскольку акселерометр и измерительное оборудование заземлены отдельно. Контур заземления разрывается с помощью изолированного датчика, изолированного усилителя или электрической изоляции основания акселерометра от монтажной поверхности с помощью изолирующей шпильки.

Кабельный шум

Шум кабеля в основном является проблемой пьезоэлектрических акселерометров из-за высокого выходного импеданса.Эти помехи могут быть вызваны трибоэлектрическим шумом или электромагнитным шумом. Трибоэлектрический шум часто возникает в кабеле акселерометра из-за механического движения самого кабеля. Он возникает из-за локальных изменений емкости и заряда из-за динамического изгиба, сжатия и растяжения слоев, составляющих кабель. Этой проблемы можно избежать, если использовать надлежащий графитированный кабель акселерометра и приклеить его лентой или приклеить как можно ближе к акселерометру.

Электромагнитные помехи часто возникают в кабеле акселерометра, когда он находится вблизи работающего оборудования.

Совместимость с ЭТДП

Некоторые датчики имеют встроенный чип ЭТДП, который позволяет идентифицировать их в электронном виде с помощью совместимого прибора для сбора данных. TEDS (электронный паспорт преобразователя) — это стандартный интерфейс в соответствии с IEEE 1451 и IEEE 1588. В нем хранится важная информация об устройстве.

С совместимыми преобразователями сигналов Dewesoft и программным обеспечением Dewesoft X датчик TEDS работает по принципу «подключи и работай », как . Формирователь сигналов считывает информацию о датчике и автоматически устанавливает надлежащее усиление, масштабирование, технические единицы и другие настройки датчика.

Инженеры, использующие большое количество датчиков, считают, что технология TEDS значительно экономит время при организации крупномасштабных испытаний. Автоматизация ЭТДП также может предотвратить человеческий фактор.

Как установить акселерометры

Датчики можно монтировать по-разному. Полоса пропускания датчика особенно чувствительна к способу его установки. Способ крепления акселерометра к точке измерения является одним из наиболее важных факторов для получения точных результатов практических измерений вибрации.Неаккуратный монтаж приводит к снижению установленной резонансной частоты, что может сильно ограничить полезный частотный диапазон акселерометра.

  • Шпилька: лучше всего просверлить отверстие в испытуемом образце и закрепить датчик на поверхности с помощью винта. Это не должно влиять на какие-либо свойства датчика. Очевидно, что в некоторых случаях заказчику может быть не особо интересно это делать, например, с его новеньким прототипом крыла самолета.
  • Клей:  еще один тип крепления, который не так сильно влияет на пропускную способность, это тонкая двухсторонняя клейкая лента или пчелиный воск (ограничен по температурному диапазону).
  • Магнит: Очень широко используемый метод монтажа для диагностики машин заключается в установке датчика на магнит. Это по-прежнему будет давать хорошую пропускную способность, но, конечно, поверхность должна быть ферромагнитной (не алюминиевой или пластиковой). На датчиках, где мы можем использовать монтажный зажим, мы можем приклеить монтажный зажим спереди, а затем просто прикрепить сам датчик.

Быстрым и грязным решением также является удержание датчика рукой на стержне. Это полезно для некоторых труднодоступных мест, но полоса пропускания будет урезана до 1-2 кГц.

Акселерометр должен быть установлен таким образом, чтобы желаемое направление измерения совпадало с его основной осью чувствительности. Акселерометры также немного чувствительны к вибрациям в поперечном направлении, но обычно этим можно пренебречь, поскольку поперечная чувствительность обычно составляет менее 1% от чувствительности по главной оси.

На приведенном ниже графике показано уменьшение пропускной способности при различных способах монтажа:

Акселерометр и приложения для анализа вибрации

Некоторые из ключевых применений акселерометров для измерения вибрации упомянуты в предыдущих разделах.Вот краткий обзор, а также дополнительная информация.

Тип теста Зарядка ИЭПЕ Емкостный Резистивный МЭМС
По отраслям
Автомобильные испытания √* √*
Аэрокосмические и военные испытания   √*
Испытание на падение    
Испытание на свободное падение    
Контроль состояния машины √* √*  
Товары народного потребления (сотовые телефоны, видеоигры)      
Дроны      
Гироскоп/позиционирование        
Структурные испытания    
Сейсморазведка        
По критериям производительности
Высокая температура        
Высокая пропускная способность      

* В пределах их пропускной способности

Ниже приведены лишь некоторые из типичных приложений анализа вибрации , для которых используются акселерометры.

Анализ заказа

Анализ порядка — это инструмент для определения условий работы вращающихся машин, таких как резонансы, точки стабильной работы, определение причины вибраций.

Дисплей анализа заказов DewesoftX

Решение Dewesoft для отслеживания заказов предоставляет множество мощных аналитических возможностей:

  • Одновременное измерение времени, частоты и порядка . Это стало возможным благодаря высокой частоте дискретизации системы и передовым методам повторной выборки без наложения.
  • Опора датчика угла . Все датчики угла от тахометра, энкодера, зубчатого колеса, зубчатого колеса с отсутствующими или двойными зубьями, ленточные датчики и другие поддерживаются для точного определения угла и скорости вращения с разрешением 10 наносекунд с использованием запатентованной технологии SuperCounter®
  • .
  • Расширенная визуализация . Как показано на снимке экрана выше, трехмерные графики частоты и порядка обеспечивают отличный инструмент для определения состояния машины. Для представления данных доступны графики Найквиста, Боде и Кэмпбелла.Анализ орбит с необработанным или порядковым представлением идеально подходит для анализа турбомашин.
  • Высшая математика . Гармоники любого порядка и временной области могут быть легко извлечены с амплитудой и фазой, доступными в зависимости от скорости вращения или времени в режимах разгона или выбега.
  • Расчеты в реальном времени : Решение для анализа отслеживания заказов обеспечивает сбор, хранение, визуализацию и расчет данных в реальном времени по неограниченному количеству входных каналов. Одновременно можно наблюдать и анализировать несколько вращающихся типов машин.

Решение для анализа спектра реакции на удар (SRS)

Механические ударные импульсы часто анализируют с точки зрения их спектра реакции на удар (SRS). SRS предполагает, что ударный импульс применяется в качестве основного входа для массива независимых систем с одной степенью свободы (SDOF). Система SDOF предполагает, что каждая система имеет свою собственную частоту.

Система сбора данных Dewesoft KRYPTON, выполняющая тест SRS

Экран DewesoftX SRS

  • Поддержка стандартов ISO: Спектр реакции на удар рассчитывается в соответствии со стандартом ISO 18431-4 для воспроизводимости и соответствия.
  • Быстрая настройка: интерфейс  TEDS автоматически идентифицирует и настраивает датчики, экономя время и устраняя человеческий фактор.
  • Выбираемый частотный диапазон : Свободно определяемый диапазон расчета частотного спектра.
  • Коэффициент качества демпфирования:  Выбор коэффициента демпфирования или коэффициента качества можно обновить также в автономном режиме, поэтому инженеры могут применять разные коэффициенты к одному и тому же набору данных для целей сравнения.
  • Высшая математика:  Соответствующие параметры, такие как составной/максимальный, первичный, остаточный и т. д.рассчитываются в режиме реального времени. Результаты в спектре частотной области могут отображаться как ускорение, скорость или смещение.
  • Экспорт данных:  Записанные данные и рассчитанные параметры можно экспортировать в различные стандартные форматы данных, включая Matlab®, Excel®, Diadem®, FlexPro®, UFF (универсальный формат файлов) и другие.

Тест уменьшения синусоидального сигнала — обработка синусоидального сигнала с помощью сигнала COLA

Тест на уменьшение синусоидального сигнала (также известный как обработка синусоидального сигнала) беспрепятственно синхронизирует систему сбора данных с сигналом COLA (амплитуда постоянного выходного уровня) вибрационного встряхивателя.Это позволяет инженеру выполнять глубокую оценку структурных свойств большого количества каналов в режиме реального времени.

Тестирование синусоидальной обработки с помощью Dewesoft

  • Анализ в реальном времени . Вычисления в реальном времени пикового значения, среднеквадратичного значения, фазы, THD в точках срабатывания и одновременное получение передаточных функций между эталонными точками и точками срабатывания на всей конструкции.
  • Неограниченное количество каналов . Синусоидальную обработку можно выполнять на неограниченном количестве каналов, сохраняя при этом все возможности реального времени.
  • Мощные вычисления . Вы можете выполнять истинный октавный анализ параллельно с синусоидальной обработкой и БПФ одновременно на всех каналах в режиме реального времени. Дополнительные математические функции могут быть добавлены из обширной математической библиотеки, встроенной в программное обеспечение.
  • Онлайн и оффлайн анимация . Качество результата теста можно определить по анимации структуры во всех трех направлениях с разными проекциями во время (и после) измерения.
  • Простая настройка .Технология TEDS автоматически обнаруживает и настраивает датчики в программном обеспечении. Просто назначьте каналы их местоположению и быстро начните измерения.
  • Дополнительные параметры хранения . Автоматическое сохранение можно настроить с помощью условий срабатывания, что исключает человеческий фактор и обеспечивает согласованные результаты испытаний на дорогих прототипах и уникальных конструкциях.
  • Различные режимы определения частоты . В дополнение к хорошо известному методу определения частоты с пересечением нуля, Dewesoft поддерживает преобразование Гильберта, обеспечивающее превосходное считывание частоты, что приводит к более плавным и непрерывным данным.
  • Простой экспорт данных и создание отчетов . Данные можно экспортировать в стандартные форматы, такие как UNV и Excel®, для целей отчетности.

Октавный анализ

Октавный анализ

 — незаменимый инструмент для измерения звука, а также профилактического обслуживания и мониторинга благодаря его логарифмической оси частот. В этом случае для захвата звука используются микрофоны. Он упоминается здесь, потому что октавный анализ часто выполняется в сочетании с тестами, в которых также используются акселерометры, такими как ударные и вибрационные испытания и т. д.

Решение Dewesoft для октавного анализа

соответствует всем спецификациям IEC и ANSI Class I для октавных фильтров.

Анализ октавных полос в программе сбора данных Dewesoft X

Анализатор спектра и частотный анализатор БПФ

Спектральный анализ

FFT — это важный инструмент для инженеров, работающих в области ударов и вибрации. Более глубокое изучение реакции тестируемого объекта на частотные и амплитудные стимулы имеет решающее значение для проектирования и улучшения системы.

DEWESoft X FFT и экран частотного анализатора

Системы, используемые для БПФ и частотного анализа, нуждаются в расширенных функциях курсора, свободно выбираемом высоком линейном разрешении, гибком усреднении и расширенных функциях для углубленного частотного анализа. Система Dewesoft предоставляет все это и даже больше:

  • Спектральный анализ БПФ в реальном времени . Анализатор спектра Dewesoft предлагает анализ БПФ в реальном времени на неограниченном количестве входных каналов.
  • Неограниченное количество входных каналов .Системы сбора данных DS имеют практически неограниченные конфигурации входных каналов. Программное обеспечение DEWESoft X может выполнять анализ БПФ для любого из них или для всех одновременно.
  • Усреднение . Доступен общий (усредненный) БПФ с линейным, пиковым и экспоненциальным усреднением или поблочным вычислением.
  • Возможность любого разрешения линии . Выбираемое разрешение строки до 64 000 строк для самых требовательных задач.
  • Курсоры и маркеры . Визуальный элемент управления БПФ может отображать значения текущей выбранной точки с помощью маркеров.Доступные маркеры: максимальный маркер, свободный маркер, маркер масштабирования, маркер боковой полосы, маркер гармоники, маркер среднеквадратичного значения, маркер дельта и другие.
  • Оценка значения курсора . Инновационный метод оконной интерполяции позволяет точно оценивать амплитуду и частоту.
  • Высшая математика . Автоматический спектр, кросс-спектр, сложный спектр, водопадный спектр, кепстр (для неисправностей подшипников, обработки речи), двустороннее полное БПФ (для анализа завихрений ротора), STFT (для нестационарных сигналов), обнаружение огибающей (для неисправностей подшипников). анализ).

Анализ вращательных и крутильных колебаний

Крутильные колебания могут быть причиной выхода из строя вращающихся валов. Когда это происходит, вся система, будь то заводская производственная линия, которая внезапно останавливается, автомобиль или вертолет, который внезапно теряет двигатель, может быть дорогостоящим и даже катастрофическим. Вот почему так важен анализ вращательных и крутильных колебаний.

Вибросито DewesoftX с вращательной и торсионной вибрацией

Модуль анализа вращательных и крутильных колебаний Dewesoft в сочетании с модулем анализа отслеживания заказов является идеальным инструментом для поиска и устранения неисправностей валов, коленчатых валов и зубчатых передач в автомобильной, промышленной или энергетической технике.

  • Простая настройка датчика . Математический модуль DS поддерживает все типы датчиков. Тип датчика может быть совершенно разным для обоих концов ротора. Запатентованная технология SuperCounter® обеспечивает разрешение 10 нс при определении угла поворота и скорости.
  • Доступ ко всем данным измерений . Все данные, такие как опорный угол, угол поворота отдельного датчика, скорость и ускорение, угол кручения и скорость, доступны для расширенного анализа.
  • Высшая математика . Также доступны различные входные фильтры и ротационные фильтры постоянного тока. Инженер может ввести пользовательские коэффициенты скорости вращения для анализа редуктора.
  • Интеграция отслеживания заказов . В тесном сочетании с отслеживанием заказов доступен расширенный анализ данных на основе тех же угловых датчиков, что и источник частоты.

Испытание на вибрацию человека и всего тела

Вибрация человеческого тела и всего тела измеряет воздействие вибрации на организм человека.Выделенные параметры позволяют провести простую оценку риска травматизма рабочих, подвергающихся воздействию постоянной вибрации.

Представьте себе вибрации, вызываемые у человека, работающего с отбойным молотком и подобными инструментами. Крайне важно протестировать эти инструменты для здоровья и безопасности людей-операторов.

Решение Dewesoft для измерения вибрации человеческого тела поддерживает измерения вибрации всего тела и рук в соответствии со всеми применимыми международными стандартами — ISO 5349, ISO 8041, ISO 2631-1 и ISO 2631-5.

  • Поддерживаемые стандарты . Решение Dewesoft рассчитывает и измеряет вибрацию всего тела/тела в соответствии с международными стандартами ISO 5349, ISO 8041, ISO 2631-1 и ISO 2631-5.
  • Вибрация всего тела . Применимо к движениям, передаваемым от рабочих машин и транспортных средств к телу человека через опорную поверхность.
  • Вибрация кисти/руки . Датчики устанавливаются на специальные переходники для удержания их на рукоятке или между пальцами.
  • Высшая математика . Доступны все данные, такие как RMS, пик, пик, VDV, MSDV, MTVV, необработанные взвешенные значения, al (ISO 2631-5), D (ISO 2631-5).
  • Анализ данных . Безграничное комбинирование с другими стандартными инструментами Dewesoft — отличная база для научно-исследовательских работ, связанных со снижением вибрации, благодаря функциям глубокого анализа данных.

Балансировка вращающихся машин

Сбалансированные роторы необходимы для бесперебойной работы вращающихся механизмов.Дисбаланс создает сильные вибрации, сокращая срок службы машины и вызывая дефекты материала.

Решение для балансировки роторов Dewesoft

Решение Dewesoft для балансировки в одной и двух плоскостях работает как в статическом, так и в динамическом режимах. Он разработан, чтобы помочь инженерам устранять дисбаланс на месте, сокращая время простоя и экономя деньги.

Модальный анализ и модальное тестирование — ODS, MIMO, OMA

Модальные испытания и модальный анализ являются незаменимыми инструментами для определения собственных частот и форм колебаний конструкций.В этих испытаниях испытуемую конструкцию «возбуждают» либо ударным молотком, либо модальным вибрационным вибратором, а реакцию измеряют и анализируют.

Приложение для модального анализа с системами Dewesoft

Экран модального анализа DewesoftX

Ключевые методы тестирования, поддерживаемые модальным анализом Dewesoft, включают

  • ODS (форма рабочего отклонения)
  • MIMO (множественный вход и несколько выходов)
  • ОМА (операционный модальный анализ)

Инженеры могут импортировать стандартные файлы геометрии или рисовать свои собственные для визуализации и анимации тестируемой конструкции в реальном времени.

  • Режим ударного молота позволяет группировать, отбрасывать и повторять точки измерения; поддерживаются несколько опорных точек и точек возбуждения. Возможность перемещения точек возбуждения и отклика дает пользователю полную гибкость при выполнении измерений.
  • Режим работы шейкера . Работая в сочетании со встроенным модулем функционального генератора, система допускает любой тип возбуждения от фиксированного синуса с разрешением 1 МГц, свип-синуса, случайного, ступенчатого синуса, щебета, пакетного сигнала и других.
  • Высшая математика . Формы рабочего отклонения (ODS), функции индикатора режима (MIF), анализ COLA полностью реализованы в Dewesoft, в то время как операционный модальный анализ (OMA) и ODS во временной области доступны при тесной интеграции с внешним программным пакетом.
  • Расширенная визуализация . Анимация структуры во всех трех направлениях и с различными проекциями доступна также во время измерения, предоставляя отличный инструмент для определения качества результатов, давая пользователю возможность повторить измерение в любой точке.Инструмент модальной окружности определяет точный резонанс и рассчитывает коэффициенты вязкости или структурного демпфирования.
  • ДООН Импорт/Экспорт . Геометрию можно построить с помощью встроенного редактора геометрии или импортировать через файл UNV. Все данные, от необработанных данных во временной области до автоматических спектров и частотных характеристик, могут быть экспортированы с использованием стандартного формата файла UNV.

Вибровибраторы (вибрационные столы) для создания вибраций

Разумеется, акселерометры

можно использовать для измерения реальных вибраций.Но что, если мы хотим проверить, как объект реагирует на различные частоты и амплитуды? Должны ли мы ждать годы, пока все возможности не будут рассмотрены на основе реального опыта? Что ж, это неэффективно, поэтому инженеры изобрели вибрационные вибраторы, чтобы вызывать вибрации в широком диапазоне частот и вибраций.

С помощью вибрационного вибратора вы можете создавать любые вибрации, от одноосных до многоосевых — вы можете установить фиксированную частоту и амплитуду или заставить их изменяться или «прокручиваться» вверх и вниз, чтобы проверить, как объект под тест реагирует на бесчисленные возможности вибрации.Шейкеры — это мощные инструменты для ударных и вибрационных испытаний. Миллионы акселерометров прикреплены к тестируемым объектам и самому вибратору для моделирования этих результатов.

Dewesoft предлагает различные шейкеры: с постоянными магнитами, модальные и инерционные

Dewesoft предлагает множество решений для различных испытаний с использованием вибростендов, таких как модальный анализ, SRS Shock Response Spectrum, испытания на преобразование синусоидального сигнала/обработку синусоидального сигнала и т. д. Подробности смотрите в предыдущем разделе.

Ударные молотки для нанесения ударов

В то время как встряхиватель предназначен для возбуждения одной частоты, ударные молотки (также известные как модальные молотки) предназначены для возбуждения широкого диапазона частот в испытуемом объекте. В типичном сценарии конструкция оснащена акселерометрами в ключевых местах. Затем оператор ударяет ударным молотком по конструкции в одном или нескольких местах. В ударный молот встроен акселерометр, который передает известное значение измерительной системе, поэтому мы точно знаем приложенную силу.

Система Dewesoft с подключенным модальным молотком для возбуждения и акселерометрами для измерения отклика

Ударные молотки обычно имеют сменные наконечники, которые можно прикрепить к самой ударной головке. Наконечники изготавливаются с разной степенью твердости, поэтому мы можем ударять по конструкции различными жгутами, от очень мягких и губчатых до чрезвычайно жестких и неумолимых. Эти импульсы будут по-разному возбуждать реакцию структуры, обеспечивая новое понимание структуры.

Вы можете узнать больше о модальных испытаниях Dewesoft с помощью ударного молота в этой короткой видео-презентации:

Основные поставщики акселерометров

Сюда не входят все производители в мире, потому что их сотни. Но есть несколько крупных поставщиков акселерометров, с которыми инженеры хорошо знакомы:

Акселерометры зарядки, IEPE и MEMS Акселерометры зарядки, IEPE и MEMS
Компания Ключевые продукты Веб-сайт
Analog Devices МЭМС-акселерометры www.аналог.com
Инструменты Дайтран www.dytran.com
Эндевко Акселерометры зарядки, IEPE и MEMS www.endevco.com
Кистлер www.kistler.com
Меггитт   Зарядные и МЭМС-акселерометры www.meggitt.com
Омега Инжиниринг Акселерометры серии ACC www.omega.com
Пьезотроника для печатных плат Акселерометры IEPE www.pcb.com
Уилкоксон Акселерометры IEPE www.wilcoxon.com
XSENS МЭМС-акселерометры www.xsens.com

Совместимые преобразователи сигналов акселерометра Dewesoft

Семейство систем сбора данных SIRIUS

Системы сбора данных

SIRUS предлагают высококачественные измерительные модули практически для любого типа подключения акселерометра.Доступно несколько различных модулей, которые по отдельности описаны ниже.

Системы сбора данных семейства SIRIUS доступны в различных корпусах шасси

Двухъядерные модули SIRIUS для акселерометров

Модули сбора данных с расширенным динамическим диапазоном

с технологией DualCoreADC и их совместимость с различными акселерометрами напрямую и с использованием адаптеров DSI.

Наша технология DualCoreADC® повышает эффективность двойных 24-разрядных дельта-сигма преобразователей АЦП со сглаживающим фильтром на каждом канале.Это позволяет нашим модулям сбора данных достигать поразительного динамического диапазона в 160 дБ во временной и частотной областях . Наряду с частотой дискретизации до 200 кГц/канал на канал, эти усилители являются уникальными на рынке.

  Модули SIRIUS DualCoreADC®
(до 8 входных каналов на слайс SIRIUS)
  СИРИУС-АКК СИРИУС-ЧГ СИРИУС-СТГ
СИРИУС-СТГМ
СИРИУС-LV
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-CHG Поддерживается через DSI-CHG
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-ACC Поддерживается через DSI-ACC
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Н/Д Поддерживается напрямую Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую

SIRUS HD — модули высокой плотности для акселерометров

Модуль SIRIUS высокой плотности

, содержащий до 16 каналов на слайс SIRIUS, является идеальным выбором для приложений с большим количеством каналов.

  Модули SIRIUS HD (High Density)
(до 16 входных каналов на слайс SIRIUS)
  СИРИУС-HD-ACC СИРИУС-HD-STGS СИРИУС-HD-LV
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается через DSI-CHG Поддерживается через DSI-CHG
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-ACC Поддерживается через DSI-ACC
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую

SIRUS HS — высокоскоростные модули для акселерометров

1 МГц 16-битная технология SAR с программно выбираемой фильтрацией без наложения — идеальный выбор для записи переходных процессов.До 8 каналов на модуль SIRIUS.

  Модули SIRIUS HS (High Speed)
(до 8 входных каналов на слайс SIRIUS)
  СИРИУС-HS-ACC СИРИУС-HS-CHG СИРИУС-HS-СТГ СИРИУС-HS-LV
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-ACC Поддерживается через DSI-ACC
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-CHG Поддерживается через DSI-CHG
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Н/Д Поддерживается напрямую Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Н/Д Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую

SIRIUS MINI для акселерометров IEPE

SIRIUS MINI — это компактная и очень портативная система сбора данных с питанием от USB, идеально подходящая для акустического, вибрационного анализа и анализа вращающихся механизмов.Он имеет четыре высокоскоростных входных канала с высоким разрешением, созданных специально для датчиков акселерометра IEPE. Входы также можно использовать как простые входы напряжения (выбирается программным обеспечением), поэтому вы также можете использовать датчики заряда, если у вас есть отдельные усилители заряда, а также пьезорезистивные или емкостные датчики, если у вас есть внешнее преобразование сигнала для них.

SIRIUS MINI от Dewesoft

SIRIUS MINI не требует внешнего источника питания. Его можно запитать прямо от USB-подключения, например, от ноутбука.Он предварительно сконфигурирован с четырьмя высокодинамичными аналоговыми входами, каждый из которых имеет два сигма-дельта АЦП с частотой дискретизации 200 кГц на канал и динамическим диапазоном до 160 дБ. Он также может включать один вход счетчика/кодировщика , который может обрабатывать либо три цифровых входа, либо один вход счетчика событий, кодировщика, периода, длительности импульса или счетчика рабочего цикла.

  СИРИУС МИНИ
Зарядные акселерометры Н/Д
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую
Емкостные акселерометры Поддерживается (требуется внешний источник питания)
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается (требуется внешний источник питания)

Модули DEWE-43A и MINITAURs для акселерометров

Система сбора данных DEWE-43A представляет собой исключительно портативную портативную систему сбора данных.При подключении к компьютеру через запирающийся USB-разъем он имеет восемь универсальных аналоговых входов. Его «старший брат» называется MINITAURs — это, по сути, DEWE-43A в сочетании с компьютером и несколькими другими функциями в одном портативном корпусе. Универсальные входы обеих систем совместимы с адаптерами Dewesoft DSI, что позволяет подключать термометры сопротивления к любому или ко всем из восьми входных каналов.

Слева: портативная система сбора данных DEWE-43A
Справа: модель MINITAURs со встроенным компьютером

Обе модели имеют дифференциальные универсальные входы, которые в основном представляют собой полномостовые/низковольтные модули, совместимые с адаптерами серии DSI, которые доступны как для датчиков заряда, так и для датчиков акселерометра IEPE.Адаптеры DSI используют TEDS для автоматической настройки в ПО Dewesoft X DAQ. Просто подключите адаптер DSI к входу DB9 выбранного входа, проверьте настройки на экране настройки оборудования в программном обеспечении Dewesoft X, и вы готовы начать измерения.

  ДЭВЭ-43А МИНИТАВРЫ
Зарядные акселерометры Поддерживается с помощью DSI-CHG Поддерживается с помощью DSI-CHG
Акселерометры IEPE Поддерживается с помощью DSI-ACC Поддерживается с помощью DSI-ACC
Емкостные акселерометры Поддерживается Поддерживается
Пьезорезистивные акселерометры Поддерживается Поддерживается
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается Поддерживается

KRYPTON Многоканальные модули для акселерометров

KRYPTON — это самая прочная линейка продуктов Dewesoft.Созданные для работы в условиях экстремальных температур, ударов и вибрации, модули KRYPTON DAQ имеют степень защиты IP67, защищающую их от воды, пыли и других факторов. Они подключаются к любому компьютеру с Windows (включая защищенную модель ЦП KRYPTON со степенью защиты IP67 от Dewesoft) через EtherCAT и могут находиться на расстоянии до 100 метров (328 футов), что позволяет размещать их рядом с источником сигнала. Как и SIRIUS, они используют самое мощное ПО Dewesoft X DAQ на рынке.

  Многоканальные модули KRYPTON
  ACC
(4 или 8 каналов)
STG
(3 или 6 каналов)
LV
(4 или 8 каналов)
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается через DSI-CHG Поддерживается через DSI-CHG
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-ACC Поддерживается через DSI-ACC
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается напрямую

Одноканальные модули KRYPTON ONE для акселерометров

Одноканальные модули ввода напряжения повышенной прочности для максимальной модульности.

  Одноканальные модули KRYPTON ONE
  АКК СТГ LV
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается через DSI-CHG Н/Д
Акселерометры IEPE Поддерживается напрямую Поддерживается через DSI-ACC Н/Д
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую Н/Д
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую Поддерживается
(требуется внешний источник питания)

Модули IOLITE для акселерометров

IOLITE DAQ and control system — это уникальный продукт, который сочетает в себе основные возможности промышленной системы управления в режиме реального времени с мощной системой сбора данных.С помощью IOLITE можно записывать сотни аналоговых и цифровых каналов на полной скорости, одновременно отправляя данные в реальном времени на любой ведущий контроллер EtherCAT стороннего производителя.

 

  Модули IOLITE
  IOLITE-8xLV
(8 каналов)
IOLITE-6xSTG
(6 каналов)
Зарядные акселерометры Н/Д Поддерживается через DSI-CHG
Акселерометры IEPE Н/Д Поддерживается через DSI-ACC
Емкостные акселерометры Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую
Пьезорезистивные акселерометры Н/Д Поддерживается напрямую
МЭМС-датчики с аналоговым выходом Поддерживается
(требуется внешний источник питания)
Поддерживается напрямую

Датчики акселерометра Dewesoft

Dewesoft предлагает широкий выбор популярных акселерометров, которые идеально подходят для аппаратного и программного обеспечения Dewesoft.Эти акселерометры оснащены интерфейсом интеллектуальных датчиков TEDS, который позволяет программному обеспечению Dewesoft X DAQ автоматически обнаруживать датчик и устанавливать правильное масштабирование, исключая человеческий фактор и упрощая настройку системы. Все датчики вибрации Dewesoft полностью совместимы с линейкой вибрационных вибраторов Dewesoft.

Датчики вибрации

Для стандартных измерений или модального анализа рекомендуется использовать одну ось, модель I1T-50G-1 и изолированную трехосную модель I3T-50G-1, кубический акселерометр IEPE с диапазоном 50 g.Модель И1АИ-500Г-1 представляет собой миниатюрный акселерометр, предназначенный для измерения повышенной вибрации до 500 g.


Типовой акселерометр Dewesoft

Промышленные акселерометры Dewesoft

Датчики с изолированным корпусом

также можно использовать с неизолированными усилителями, не беспокоясь о контурах заземления. Датчик I1TI-50G-2 IEPE идеально подходит для промышленного применения благодаря прочному корпусу и разъему. I3TI-50G-1 — стандартный трехосный датчик с диапазоном измерения 50 g.I1TI-500G-1 — это одноосевой акселерометр, способный измерять до 500 g. Акселерометр заряда C1T-50g-1 можно использовать в условиях высоких температур до 190° C.


Типовой промышленный акселерометр Dewesoft

Все датчики вибрации Dewesoft полностью совместимы с линейкой вибрационных вибраторов Dewesoft.

Модальный ударный молот

Модальный молот IH-441N-1 с диапазоном усилий до 440 Н, дополняющий датчики вибрации, идеально подходит для модального анализа с использованием программного обеспечения Dewesoft.Наш модальный молот оснащен интеллектуальным сенсорным интерфейсом TEDS. Программное обеспечение Dewesoft X автоматически определяет датчик и устанавливает правильное масштабирование.

 

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.