Cảm biến gia tốc (gia tốc kế)

Cảm biến gia tốc (gia tốc kế)

Khi bạn sử dụng ứng dụng la bàn trên điện thoại thông minh, bằng cách nào đó, điện thoại sẽ biết hướng điện thoại đang chỉ. Với các ứng dụng tuyệt vời, bằng cách nào đó, nó biết nơi bạn đang tìm kiếm để hiển thị đúng các chòm sao. Điện thoại thông minh và công nghệ di động khác xác định hướng của chúng thông qua việc sử dụng máy gia tốc (cảm biến gia tốc hay gia tốc kế), một thiết bị nhỏ được tạo thành từ cảm biến chuyển động dựa trên trục.

Các cảm biến chuyển động trong gia tốc kế thậm chí có thể được sử dụng để phát hiện động đất và có thể được sử dụng trong các thiết bị y tế như chân tay bionic và các bộ phận cơ thể nhân tạo khác. Một số thiết bị, một phần của chuyển động tự định lượng , sử dụng gia tốc kế.

Máy đo gia tốc hay máy đo độ rung là một thiết bị cơ điện dùng để đo lực gia tốc. Các lực như vậy có thể là tĩnh, giống như lực hấp dẫn liên tục hoặc, như trường hợp của nhiều thiết bị di động, năng động để cảm nhận chuyển động hoặc rung động.

Gia tốc là phép đo sự thay đổi vận tốc, hoặc tốc độ chia cho thời gian. Ví dụ, một chiếc xe tăng tốc từ bế tắc lên 60 dặm / giờ trong sáu giây được xác định là có gia tốc 10 dặm / giờ (60 chia cho 6).

Cảm biến gia tốc là gì? Gia tốc kế là gì?

Một cảm biến gia tốc (gia tốc kế) là một thiết bị đo gia tốc và khả năng tăng tốc chính xác của vật thể, là khả năng tăng tốc (hoặc tốc độ thay đổi của vận tốc ) của một vật thể ngay lập tức, là không giống như phối hợp khả năng tăng tốc, là sự tăng tốc trong một cố định hệ tọa độ .

Ví dụ, gia tốc kế ở phần còn lại trên bề mặt Trái đất sẽ đo gia tốc do trọng lực của Trái đất , hướng thẳng lên (theo định nghĩa) của g ≈ 9,81 m / s 2 . Ngược lại, gia tốc kế rơi tự do(rơi về phía trung tâm Trái đất với tốc độ khoảng 9,81 m / s 2 ) sẽ đo bằng không.

Gia tốc kế có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và khoa học. Gia tốc kế có độ nhạy cao là thành phần của hệ thống dẫn đường quán tính cho máy bay và tên lửa. Gia tốc kế được sử dụng để phát hiện và theo dõi độ rung trong máy móc quay.

Gia tốc kế được sử dụng trong máy tính bảng và máy ảnh kỹ thuật số để hình ảnh trên màn hình luôn được hiển thị thẳng đứng.

Gia tốc kế được sử dụng trong máy bay không người lái để ổn định chuyến bay. Gia tốc kế phối hợp có thể được sử dụng để đo sự khác biệt về gia tốc thích hợp, đặc biệt là trọng lực, qua sự phân tách của chúng trong không gian; tức là độ dốc của trường hấp dẫn .

Phép đo trọng lực này là hữu ích vì trọng lực tuyệt đối là một hiệu ứng yếu và phụ thuộc vào mật độ cục bộ của Trái đất khá thay đổi.

Các mô hình gia tốc đơn và đa trục có sẵn để phát hiện cường độ và hướng của gia tốc thích hợp, dưới dạng đại lượng vectơ và có thể được sử dụng để cảm nhận hướng (vì hướng thay đổi trọng lượng), gia tốc phối hợp, rung, sốc và rơi trong môi trường điện trở (trường hợp gia tốc thích hợp thay đổi, vì nó bắt đầu từ 0, sau đó tăng).

Gia tốc kế của hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) ngày càng hiện diện trong các thiết bị điện tử cầm tay và bộ điều khiển trò chơi video, để phát hiện vị trí của thiết bị hoặc cung cấp cho đầu vào trò chơi.

Mục đích của gia tốc kế

Việc áp dụng gia tốc kế mở rộng ra nhiều ngành, cả học thuật và hướng tới người tiêu dùng. Ví dụ, gia tốc kế trong máy tính xách tay bảo vệ ổ cứng khỏi bị hư hại.

Nếu máy tính xách tay bị rơi đột ngột trong khi sử dụng, gia tốc kế sẽ phát hiện ra sự cố rơi tự do và tắt ngay ổ cứng để tránh đâm vào đầu đọc vào đĩa cứng.

Nếu không có điều này, cả hai sẽ tấn công và gây ra các vết trầy xước cho đĩa để mở rộng tệp và đọc thiệt hại. Gia tốc kế cũng được sử dụng trong xe hơi như là phương pháp công nghiệp để phát hiện tai nạn xe hơi và triển khai túi khí gần như ngay lập tức.

Trong một ví dụ khác, gia tốc kế động đo lực hấp dẫn để xác định góc mà thiết bị nghiêng so với Trái đất. Bằng cách cảm nhận lượng tăng tốc, người dùng phân tích cách thiết bị di chuyển.

Gia tốc kế cho phép người dùng hiểu môi trường xung quanh của vật phẩm tốt hơn. Với thiết bị nhỏ này, bạn có thể xác định xem một vật thể đang di chuyển lên dốc, liệu nó có bị ngã nếu nghiêng thêm nữa hay không, hay nó bay theo chiều ngang hay hướng xuống dưới. Ví dụ: điện thoại thông minh xoay màn hình giữa chế độ dọc và ngang tùy thuộc vào cách bạn nghiêng điện thoại.

Chúng hoạt động như thế nào

Một máy gia tốc trông giống như một mạch đơn giản cho một số thiết bị điện tử lớn hơn. Mặc dù có vẻ ngoài khiêm tốn, gia tốc kế bao gồm nhiều bộ phận khác nhau và hoạt động theo nhiều cách, hai trong số đó là hiệu ứng áp điện và cảm biến điện dung.

Hiệu ứng áp điện là hình thức gia tốc phổ biến nhất và sử dụng các cấu trúc tinh thể siêu nhỏ bị căng thẳng do lực gia tốc. Những tinh thể này tạo ra một điện áp từ ứng suất, và gia tốc kế diễn giải điện áp để xác định vận tốc và định hướng.

Gia tốc kế cảm nhận sự thay đổi điện dung giữa các cấu trúc vi mô nằm bên cạnh thiết bị. Nếu một lực gia tốc di chuyển một trong các cấu trúc này, điện dung sẽ thay đổi và gia tốc kế sẽ chuyển điện dung đó thành điện áp để giải thích.

Gia tốc kế được tạo thành từ nhiều thành phần khác nhau, và có thể được mua dưới dạng một thiết bị riêng biệt. Màn hình analog và kỹ thuật số có sẵn, mặc dù đối với hầu hết các thiết bị công nghệ, các thành phần này được tích hợp vào công nghệ chính và được truy cập bằng phần mềm hoặc hệ điều hành.

Gia tốc kế thông thường được tạo thành từ nhiều trục, hai để xác định hầu hết chuyển động hai chiều với tùy chọn thứ ba cho định vị 3D.

Hầu hết các điện thoại thông minh thường sử dụng các mô hình ba trục, trong khi xe hơi chỉ sử dụng hai trục để xác định thời điểm va chạm. Độ nhạy của các thiết bị này khá cao vì chúng dự định đo tốc độ tăng tốc rất nhanh trong vài phút. Gia tốc kế càng nhạy, nó càng dễ đo tốc độ.

Gia tốc kế, trong khi được sử dụng tích cực trong nhiều thiết bị điện tử trong thế giới ngày nay, cũng có sẵn để sử dụng trong các dự án tùy chỉnh.

Cho dù bạn là kỹ sư hay chuyên viên công nghệ, gia tốc kế đóng vai trò rất tích cực trong một loạt các chức năng. Trong nhiều trường hợp, bạn có thể không nhận thấy sự hiện diện của cảm biến đơn giản này, nhưng tỷ lệ cược là bạn có thể đã sử dụng một thiết bị với nó.

Nguyên tắc hoạt động

Một gia tốc kế đo gia tốc thích hợp , đó là gia tốc mà nó trải qua so với rơi tự do và là gia tốc được cảm nhận bởi người và vật.

Đặt một cách khác, tại bất kỳ thời điểm nào trong không thời gian, nguyên tắc tương đương đảm bảo sự tồn tại của khung quán tính cục bộ và gia tốc kế đo gia tốc so với khung đó. Gia tốc như vậy được ký hiệu phổ biến là lực g ; tức là, so với trọng lực tiêu chuẩn .

Một gia tốc kế ở phần còn lại so với bề mặt Trái đất sẽ chỉ ra khoảng 1 g trở lên , bởi vì bề mặt Trái đất tạo ra một lực bình thường hướng lên so với khung quán tính cục bộ (khung của một vật rơi tự do gần bề mặt).

Để có được gia tốc do chuyển động so với Trái đất, “phần bù trọng lực” này phải được trừ đi và hiệu chỉnh cho các hiệu ứng gây ra bởi chuyển động quay của Trái đất so với khung quán tính.

Lý do cho sự xuất hiện của phần bù hấp dẫn là nguyên lý tương đương của Einstein , [5] nói rằng tác động của trọng lực lên một vật thể không thể phân biệt được với gia tốc.

Ví dụ, khi được giữ cố định trong trường hấp dẫn, áp dụng lực phản ứng mặt đất hoặc lực đẩy lên tương đương, khung tham chiếu cho gia tốc kế (vỏ của chính nó) tăng tốc lên trên đối với khung tham chiếu rơi tự do.

Ảnh hưởng của gia tốc này không thể phân biệt với bất kỳ gia tốc nào khác mà thiết bị đã trải qua, do đó, gia tốc kế không thể phát hiện ra sự khác biệt giữa việc ngồi trong tên lửa trên bệ phóng và ở trong cùng một tên lửa trong không gian sâu trong khi nó sử dụng động cơ để tăng tốc ở mức 1 g. Vì những lý do tương tự, gia tốc kế sẽ đọckhông trong bất kỳ loại rơi tự do .

Điều này bao gồm việc sử dụng trong một tàu vũ trụ đang bay trong không gian sâu cách xa bất kỳ khối lượng nào, một tàu vũ trụ quay quanh Trái đất, một chiếc máy bay trong một cung tròn “không g” hoặc bất kỳ rơi tự do nào trong chân không. Một ví dụ khác là rơi tự do ở độ cao đủ lớn mà các hiệu ứng khí quyển có thể bị bỏ qua.

Tuy nhiên, điều này không bao gồm sự rơi (không tự do) trong đó sức cản không khí tạo ra lực kéo làm giảm gia tốc, cho đến khi đạt được vận tốc đầu cuối không đổi .

Ở tốc độ cuối, gia tốc kế sẽ chỉ ra gia tốc 1 g trở lên. Vì lý do tương tự , người nhảy dù , khi đạt vận tốc cuối, không cảm thấy như mình đang “rơi tự do”, mà trải nghiệm cảm giác tương tự như được hỗ trợ (ở mức 1 g) trên “giường” không khí nóng lên .

Gia tốc được định lượng theo đơn vị SI đơn vị mỗi giây mỗi giây (m / s 2 ), tính theo đơn vị gal (Gal), hoặc phổ biến về trọng lực tiêu chuẩn ( g ).

Với mục đích thực tế là tìm gia tốc của các vật thể đối với Trái đất, chẳng hạn như để sử dụng trong một hệ thống dẫn đường quán tính , cần có kiến ​​thức về trọng lực cục bộ. Điều này có thể đạt được bằng cách hiệu chỉnh thiết bị ở trạng thái nghỉ hoặc từ một mô hình trọng lực đã biết ở vị trí hiện tại gần đúng.

Cấu tạo của cảm biến gia tốc

Về mặt khái niệm, một gia tốc kế hoạt động như một khối ẩm ướt trên một lò xo. Khi gia tốc kế trải qua gia tốc, khối lượng được dịch chuyển đến điểm mà lò xo có thể tăng tốc khối lượng ở cùng tốc độ với vỏ. Sự dịch chuyển sau đó được đo để tăng tốc.

Trong các thiết bị thương mại, áp điện , piezoresistive và dung thành phần thường được sử dụng để chuyển đổi các chuyển động cơ học thành tín hiệu điện.

Gia tốc kế áp điện dựa trên gốm áp điện (ví dụ titanate titanate ) hoặc tinh thể đơn (ví dụ thạch anh , tourmaline ). Chúng không thể so sánh về dải tần số cao hơn, trọng lượng đóng gói thấp và dải nhiệt độ cao. Gia tốc kế Piezoresistive được ưa thích trong các ứng dụng sốc cao.

Gia tốc kế điện dung thường sử dụng phần tử cảm biến gia công silicon. Hiệu suất của chúng vượt trội trong dải tần số thấp và chúng có thể được vận hành trong servo chế độ để đạt được sự ổn định và tuyến tính cao.

Gia tốc kế hiện đại thường là các hệ thống cơ điện nhỏ ( MEMS ), và thực sự là các thiết bị MEMS đơn giản nhất có thể, bao gồm ít hơn một chùm đúc hẫng với khối lượng bằng chứng (còn gọi là khối địa chấn ).

Kết quả giảm xóc từ khí dư được niêm phong trong thiết bị. Miễn là hệ số Q không quá thấp, giảm xóc không dẫn đến độ nhạy thấp hơn.

Dưới ảnh hưởng của gia tốc bên ngoài, khối lượng bằng chứng lệch khỏi vị trí trung lập của nó. Độ lệch này được đo theo cách tương tự hoặc kỹ thuật số.

Thông thường nhất, điện dung giữa một tập hợp các chùm cố định và một tập hợp các chùm được gắn vào khối lượng bằng chứng được đo.

Phương pháp này đơn giản, đáng tin cậy và không tốn kém. Tích hợp các piezoresistors trong lò xo để phát hiện biến dạng lò xo, và do đó làm lệch hướng, là một lựa chọn tốt, mặc dù cần thêm một vài bước quy trình trong trình tự chế tạo.

Đối với độ nhạy rất cao, đường hầm lượng tử cũng được sử dụng; điều này đòi hỏi một quá trình chuyên dụng làm cho nó rất tốn kém. Đo quang đã được chứng minh trên quy mô phòng thí nghiệm.

Một loại gia tốc kế dựa trên MEMS tương đối mới khác là gia tốc kế nhiệt (hoặc đối lưu ) có chứa một lò sưởi nhỏ ở dưới cùng của một vòm rất nhỏ, làm nóng không khí / chất lỏng bên trong vòm, tạo ra bong bóng nhiệt đóng vai trò là khối lượng chứng minh .

Một cảm biến nhiệt độ đi kèm (như nhiệt điện trở hoặc nhiệt điện) trong vòm được sử dụng để xác định cấu hình nhiệt độ bên trong vòm, do đó, cho chúng tôi biết vị trí của bong bóng nóng trong vòm.

Bây giờ, do bất kỳ gia tốc ứng dụng nào, đã xảy ra sự dịch chuyển vật lý của bong bóng nhiệt và nó bị lệch khỏi vị trí trung tâm của nó trong vòm. Đo chuyển vị này, có thể đo gia tốc áp dụng cho cảm biến. Do không có khối lượng bằng chứng rắn, gia tốc kế mang lại tỷ lệ sống sốc cao .

Hầu hết các gia tốc kế vi mô hoạt động trong mặt phẳng , nghĩa là chúng được thiết kế chỉ nhạy với một hướng trong mặt phẳng của khuôn . Bằng cách tích hợp hai thiết bị vuông góc trên một khuôn, một gia tốc kế hai trục có thể được thực hiện.

Bằng cách thêm một thiết bị ngoài mặt phẳng khác, ba trục có thể được đo. Sự kết hợp như vậy có thể có lỗi sai lệch thấp hơn nhiều so với ba mô hình rời rạc kết hợp sau khi đóng gói.

Tốc Micromechanical có sẵn trong một loạt các đo dao động, nó đạt tới hàng ngàn  s. Nhà thiết kế phải thực hiện một sự thỏa hiệp giữa độ nhạy và gia tốc tối đa có thể đo được.

Ứng dụng của gia tốc kế

Sau đây là những ứng dụng tuyệt vời của cảm biến gia tốc:

Kỹ thuật

Gia tốc kế có thể được sử dụng để đo gia tốc xe. Gia tốc kế có thể được sử dụng để đo độ rung trên ô tô, máy móc, tòa nhà, hệ thống kiểm soát quá trình và lắp đặt an toàn.

Chúng cũng có thể được sử dụng để đo hoạt động địa chấn , độ nghiêng, độ rung của máy, khoảng cách động và tốc độ có hoặc không có ảnh hưởng của trọng lực. Các ứng dụng cho gia tốc kế đo trọng lực, trong đó gia tốc kế được cấu hình cụ thể để sử dụng trong phép đo trọng lực , được gọi là trọng lực .

Các máy tính xách tay được trang bị gia tốc kế có thể đóng góp cho Mạng Quake- Catch (QCN), một dự án BOINC nhằm nghiên cứu khoa học về động đất.

Sinh học

Gia tốc kế cũng ngày càng được sử dụng nhiều trong khoa học sinh học. Các bản ghi tần số cao của gia tốc hai trục hoặc gia tốc ba trục cho phép phân biệt các kiểu hành vi trong khi động vật khuất tầm nhìn.

Hơn nữa, các bản ghi gia tốc cho phép các nhà nghiên cứu định lượng tốc độ động vật tiêu hao năng lượng trong tự nhiên, bằng cách xác định tần số đột quỵ chân tay hoặc các biện pháp như gia tốc cơ thể tổng thể Cách tiếp cận như vậy chủ yếu được áp dụng bởi các nhà khoa học biển do không thể nghiên cứu động vật trong tự nhiên bằng các quan sát trực quan, tuy nhiên ngày càng có nhiều nhà sinh học trên cạn đang áp dụng các phương pháp tương tự.

Công nghiệp

Gia tốc kế cũng được sử dụng để theo dõi sức khỏe máy móc để báo cáo độ rung và sự thay đổi thời gian của trục tại ổ trục của thiết bị quay như tuabin, máy bơm , quạt, con lăn,  máy nén , hoặc lỗi mang , nếu không được chăm sóc kịp thời, có thể dẫn đến chữa tốn kém. Dữ liệu rung gia tốc cho phép người dùng giám sát các máy và phát hiện các lỗi này trước khi thiết bị quay bị hỏng hoàn toàn.

Giám sát xây dựng và kết cấu

Gia tốc kế được sử dụng để đo chuyển động và độ rung của cấu trúc tiếp xúc với tải trọng động. Tải trọng động bắt nguồn từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:

  • Hoạt động của con người – đi bộ, chạy, nhảy hoặc bỏ qua
  • Máy làm việc – bên trong tòa nhà hoặc trong khu vực xung quanh
  • Công việc xây dựng – đóng cọc, phá dỡ, khoan và đào
  • Di chuyển tải trên cầu
  • Va chạm xe
  • Tải trọng tác động – mảnh vỡ rơi
  • Tải trọng chấn động – vụ nổ bên trong và bên ngoài
  • Sự sụp đổ của các yếu tố cấu trúc
  • Tải trọng gió và gió giật
  • Áp suất không khí
  • Mất hỗ trợ vì mất đất
  • Động đất và dư chấn

Trong các ứng dụng cấu trúc, việc đo lường và ghi lại cách thức một cấu trúc phản ứng linh hoạt với các đầu vào này là rất quan trọng để đánh giá sự an toàn và khả năng tồn tại của cấu trúc.

Loại giám sát này được gọi là Giám sát sức khỏe, thường liên quan đến các loại thiết bị khác, chẳng hạn như cảm biến dịch chuyển -Potentiometer, LVDT, v.v.- cảm biến biến dạng-Đồng hồ đo biến dạng, Mở rộng-, cảm biến tải – Cảm biến tải, Cảm biến điện-Pie khác.

Ứng dụng y tế

AED Plus của Zoll sử dụng CPR-D • padz có chứa gia tốc kế để đo độ sâu của ép ngực CPR.

Trong vài năm qua, một số công ty đã sản xuất và bán ra thị trường đồng hồ thể thao dành cho người chạy bộ bao gồm footpods , có chứa gia tốc kế để giúp xác định tốc độ và khoảng cách cho người chạy đeo thiết bị.

Tại Bỉ, các quầy bước chân dựa trên gia tốc được chính phủ khuyến khích để khuyến khích người dân đi bộ vài nghìn bước mỗi ngày.

Huấn luyện viên kỹ thuật số Herman sử dụng gia tốc kế để đo lực tấn công trong huấn luyện thể chất.

Nó đã được đề xuất để xây dựng mũ bảo hiểm bóng đá với gia tốc kế để đo tác động của va chạm đầu.

Gia tốc kế đã được sử dụng để tính toán các thông số dáng đi, chẳng hạn như tư thế và pha xoay. Loại cảm biến này có thể được sử dụng để đo lường hoặc giám sát con người.

Điều hướng

Hệ thống dẫn đường quán tính là một thiết bị hỗ trợ điều hướng sử dụng máy tính và cảm biến chuyển động (gia tốc kế) để liên tục tính toán thông qua việc xác định vị trí, hướng và vận tốc (hướng và tốc độ di chuyển) của vật thể chuyển động mà không cần tham chiếu bên ngoài.

Các thuật ngữ khác được sử dụng để chỉ hệ thống điều hướng quán tính hoặc các thiết bị liên quan chặt chẽ bao gồm hệ thống hướng dẫn quán tính, nền tảng tham chiếu quán tính và nhiều biến thể khác.

Chỉ một gia tốc kế là không phù hợp để xác định những thay đổi về độ cao trong khoảng cách mà trọng lực giảm theo chiều dọc là đáng kể, chẳng hạn như đối với máy bay và tên lửa. Với sự hiện diện của gradient hấp dẫn, quá trình hiệu chuẩn và giảm dữ liệu không ổn định về mặt số lượng.

Vận chuyển

Gia tốc kế được sử dụng để phát hiện apogee trong cả tên lửa chuyên nghiệp  và nghiệp dư.

Gia tốc kế cũng đang được sử dụng trong các con lăn nén thông minh. Gia tốc kế được sử dụng cùng với con quay hồi chuyển trong các hệ thống dẫn đường quán tính.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất cho gia tốc kế MEMS là trong các hệ thống triển khai túi khí cho ô tô hiện đại.

Trong trường hợp này, gia tốc kế được sử dụng để phát hiện gia tốc âm nhanh của xe để xác định thời điểm xảy ra va chạm và mức độ nghiêm trọng của vụ va chạm. Một cách sử dụng ô tô phổ biến khác là trong các hệ thống kiểm soát ổn định điện tử , sử dụng gia tốc kế bên để đo lực vào cua.

Việc sử dụng rộng rãi gia tốc kế trong ngành công nghiệp ô tô đã đẩy chi phí của họ giảm đáng kể. Một ứng dụng ô tô khác là giám sát tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt (NVH), các điều kiện gây khó chịu cho người lái xe và hành khách và cũng có thể là dấu hiệu của lỗi cơ học.

Các tàu nghiêng sử dụng gia tốc kế và con quay hồi chuyển để tính toán độ nghiêng cần thiết

Núi lửa

Gia tốc kế điện tử hiện đại được sử dụng trong các thiết bị viễn thám dành cho việc theo dõi các núi lửa đang hoạt động để phát hiện chuyển động của magma .

Điện tử tiêu dùng

Gia tốc kế ngày càng được tích hợp vào các thiết bị điện tử cá nhân để phát hiện hướng của thiết bị, ví dụ, màn hình hiển thị.

Một cảm biến rơi tự do (FFS) là một gia tốc sử dụng để phát hiện nếu một hệ thống đã được giảm xuống và đang giảm. Sau đó, nó có thể áp dụng các biện pháp an toàn như đỗ đầu đĩa cứng để ngăn ngừa va chạm đầu và dẫn đến mất dữ liệu khi va chạm.

Thiết bị này được bao gồm trong nhiều sản phẩm máy tính và điện tử tiêu dùng phổ biến được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất. Nó cũng được sử dụng trong một số logger dữ liệu để giám sát các hoạt động xử lý cho các container vận chuyển . Khoảng thời gian rơi tự do được sử dụng để tính chiều cao thả và để ước tính độ sốc cho gói hàng.

Đầu vào chuyển động

Cảm biến gia tốc Motorola
Máy đo gia tốc kỹ thuật số ba trục của Kionix , bên trong Motorola Xoom
Một số điện thoại thông minh , máy nghe nhạc kỹ thuật số và trợ lý kỹ thuật số cá nhân có chứa gia tốc kế để kiểm soát giao diện người dùng; thông thường gia tốc kế được sử dụng để hiển thị chế độ xem ngang hoặc dọc của màn hình thiết bị, dựa trên cách giữ thiết bị.

Apple đã bao gồm một máy đo gia tốc trong mọi thế hệ iPhone , iPad và iPod touch , cũng như trong mọi nano nano kể từ thế hệ thứ 4. Cùng với điều chỉnh chế độ xem định hướng, gia tốc kế trong thiết bị di động cũng có thể được sử dụng làm máy đo bước chân , kết hợp với các ứng dụng chuyên dụng

Hệ thống Thông báo Va chạm Tự động (ACN) cũng sử dụng gia tốc kế trong hệ thống để gọi trợ giúp trong trường hợp xảy ra tai nạn xe. Hệ thống nổi bật ACN bao gồm OnStar dịch vụ AACN, Ford Link 911 Assist , Safety Connect của Toyota , Lexus liên kết , hoặc BMW Assist .

Nhiều điện thoại thông minh được trang bị gia tốc cũng có sẵn phần mềm ACN để tải xuống. Các hệ thống ACN được kích hoạt bằng cách phát hiện gia tốc cường độ va chạm.

Gia tốc kế được sử dụng trong xe Hệ thống kiểm soát ổn định điện tử để đo chuyển động thực tế của xe. Một máy tính so sánh chuyển động thực tế của chiếc xe với đầu vào tay lái và ga.

Máy tính điều khiển ổn định có thể chọn lọc phanh từng bánh xe riêng lẻ và / hoặc giảm công suất động cơ để giảm thiểu sự khác biệt giữa đầu vào lái xe và chuyển động thực tế của xe. Điều này có thể giúp ngăn chặn chiếc xe quay hoặc lăn qua.

Một số máy đo bước chân sử dụng gia tốc kế để đo chính xác hơn số bước thực hiện và quãng đường di chuyển so với cảm biến cơ học có thể cung cấp.

Bảng điều khiển trò chơi video Wii của Nintendo sử dụng bộ điều khiển có tên Wii Remote chứa gia tốc kế ba trục và được thiết kế chủ yếu cho đầu vào chuyển động. Người dùng cũng có tùy chọn mua một tệp đính kèm nhạy cảm với chuyển động, Nunchuk , để có thể ghi lại đầu vào chuyển động từ cả hai tay của người dùng một cách độc lập. Cũng được sử dụng trên hệ thống Nintendo 3DS .

Sony PlayStation 3 sử dụng điều khiển từ xa DualShock 3 , sử dụng gia tốc kế ba trục có thể được sử dụng để điều khiển thực tế hơn trong các trò chơi đua xe, như MotorStorm và Burnout Paradise .

Các Nokia 5500 thể thao có gia tốc kế 3D có thể được truy cập từ phần mềm. Nó được sử dụng để nhận dạng bước (đếm) trong một ứng dụng thể thao và để nhận dạng cử chỉ nhấn trong giao diện người dùng. Cử chỉ nhấn có thể được sử dụng để điều khiển trình phát nhạc và ứng dụng thể thao, ví dụ để thay đổi bài hát tiếp theo bằng cách nhấn qua quần áo khi thiết bị nằm trong túi.

Các ứng dụng khác cho gia tốc kế trong điện thoại Nokia bao gồm chức năng Pedometer trong Nokia Sports Tracker . Một số thiết bị khác cung cấp tính năng cảm biến độ nghiêng với thành phần rẻ hơn, đây không phải là gia tốc kế thực sự.

Đồng hồ báo thức pha ngủ sử dụng cảm biến gia tốc để phát hiện chuyển động của người ngủ, để nó có thể đánh thức người đó khi họ không ở giai đoạn REM, để đánh thức người đó dễ dàng hơn.

Ghi âm

Một micro hoặc màng nhĩ là một màng phản ứng với các dao động trong áp suất không khí. Những dao động này gây ra gia tốc, vì vậy gia tốc kế có thể được sử dụng để ghi lại âm thanh. [33] Một nghiên cứu năm 2012 cho thấy giọng nói có thể được phát hiện bằng gia tốc kế trên điện thoại thông minh trong 93% các tình huống thông thường hàng ngày.

Ngược lại, âm thanh được thiết kế cẩn thận có thể khiến gia tốc kế báo cáo dữ liệu sai. Một nghiên cứu đã thử nghiệm 20 mẫu máy đo gia tốc điện thoại thông minh (MEMS) và thấy rằng phần lớn dễ bị tấn công này.

Cảm biến định hướng 

Một số thiết bị của thế kỷ 21 sử dụng gia tốc kế để căn chỉnh màn hình tùy theo hướng thiết bị được giữ (ví dụ: chuyển đổi giữa chế độ dọc và ngang ). Các thiết bị như vậy bao gồm nhiều máy tính bảng và một số điện thoại thông minh và máy ảnh kỹ thuật số .

Amida Simputer , một thiết bị cầm tay Linux được ra mắt năm 2004, là thiết bị cầm tay thương mại đầu tiên có tích hợp gia tốc kế. Nó kết hợp nhiều tương tác dựa trên cử chỉ bằng cách sử dụng gia tốc kế này, bao gồm lật trang, phóng to và thu nhỏ hình ảnh, thay đổi chế độ dọc sang chế độ nằm ngang và nhiều trò chơi dựa trên cử chỉ đơn giản.

Kể từ tháng 1 năm 2009, hầu hết tất cả các điện thoại di động và máy ảnh kỹ thuật số mới đều có ít nhất một cảm biến độ nghiêng và đôi khi là gia tốc kế cho mục đích xoay hình ảnh tự động, các trò chơi mini nhạy cảm với chuyển động và chỉnh rung khi chụp ảnh.

Ổn định hình ảnh 

Máy quay phim sử dụng gia tốc kế để ổn định hình ảnh , bằng cách di chuyển các thành phần quang học để điều chỉnh đường ánh sáng đến cảm biến để loại bỏ các chuyển động ngoài ý muốn hoặc chuyển đổi kỹ thuật số hình ảnh để làm mịn chuyển động được phát hiện. Một số máy ảnh tĩnh sử dụng gia tốc kế để chụp chống mờ. Máy ảnh sẽ giữ hình ảnh khi máy ảnh đang di chuyển.

Khi máy ảnh đứng yên (nếu chỉ trong một phần nghìn giây, như có thể là trường hợp rung), hình ảnh được chụp. Một ví dụ về ứng dụng của công nghệ này là Glogger VS2,  một ứng dụng điện thoại chạy trên điện thoại Symbian có gia tốc kế như Nokia N96. Một số máy ảnh kỹ thuật số có chứa gia tốc kế để xác định hướng của ảnh được chụp và cũng để xoay ảnh hiện tại khi xem.

Tính toàn vẹn của thiết bị 

Nhiều máy tính xách tay có một gia tốc kế được sử dụng để phát hiện giọt. Nếu phát hiện sự sụt giảm, các đầu của đĩa cứng sẽ được đỗ để tránh mất dữ liệu và có thể làm hỏng đầu hoặc đĩa do cú sốc tiếp theo .

Trọng lực 

Một trọng lực hoặc trọng lực , là một dụng cụ được sử dụng trong trọng lực để đo trường hấp dẫn cục bộ . Máy đo trọng lượng là một loại gia tốc kế, ngoại trừ gia tốc kế dễ bị ảnh hưởng bởi tất cả các rung động bao gồm cả tiếng ồn , gây ra gia tốc dao động.

Điều này được chống lại trong gravim bằng cách tách rung tích hợp và xử lý tín hiệu . Mặc dù nguyên tắc thiết kế cơ bản giống như trong gia tốc kế, nhưng trọng lượng thường được thiết kế nhạy hơn nhiều so với gia tốc kế để đo những thay đổi rất nhỏ trong lực hấp dẫn của Trái đất , là 1 g.

Ngược lại, các gia tốc kế khác thường được thiết kế để đo 1000 g trở lên và nhiều người thực hiện các phép đo đa trục. Các ràng buộc về độ phân giải thời gian thường ít hơn đối với gravim, do đó độ phân giải có thể tăng lên bằng cách xử lý đầu ra với “hằng số thời gian” dài hơn.

Các loại gia tốc kế

  • Số lượng lớn micromachined điện dung
  • Số lượng lớn áp điện micromachined
  • Hệ thống lò xo điện dung cơ sở
  • Phản ứng DC
  • Servo điện cơ (Cân bằng lực Servo)
  • Trọng lực cao
  • Nhiệt độ cao
  • Gia tốc kế laser
  • Tần số thấp
  • Cảm ứng từ
  • Búa điều chỉnh tác động
  • Cân bằng không
  • Quang
  • Tích hợp gia tốc kế con quay hồi chuyển (PIGA)
  • Gia tốc kế áp điện
  • Lượng tử (đám mây nguyên tử Rubidium, làm mát bằng laser)
  • cộng hưởng
  • Gia tốc pad
  • Gia tốc kế cắt
  • Máy đo sức căng
  • Sóng âm bề mặt (SAW)
  • Bề mặt vi điện dung ( MEMS )
  • Nhiệt ( quá trình CMOS dưới da )
  • Bộ ba
  • Diode chân không có cực dương linh hoạt [37]
  • loại chiết áp
  • Gia tốc kế loại LVDT

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *