Mi a gyorsulásmérő?

A gyorsulásmérők olyan eszközök, amelyek mérik a gyorsulást, vagyis egy tárgy sebességének változását. Mértékegysége m/s2 vagy g. Egy g durva megközelítéssel 10 m/s2, de ez a földrajzi helyzetünk függvényében kismértékben változik (nálunk jó megközelítéssel 9,81 m/s2).  A gyorsulásmérők hasznosak egy berendezés rezgésének mérésére, vagy az elmozdulásának észleléséhez.

ADXL345 breakout board

Ajánlott olvasmány a bejegyzésben foglaltak megértéséhez

Ha nem ismeri az alábbi témák egyikét, akkor érdemes elolvasnia azokat a gyorsulásmérőkről szóló bejegyzés elolvasása előtt.

• Logikai szintek (magyar)
• SPI kommunikáció (magyar)
• I²C Communication (angol)
• Pulse-Width Modulation (PWM) (angol)
• Analog to Digital Conversion (angol)

Hogyan működik egy gyorsulásmérő?

A gyorsulásmérők olyan elektromechanikus eszközök, amelyek a gyorsulás statikus vagy dinamikus erőit érzékelik. A statikus erők közé tartozik a gravitáció, míg a dinamikus erőkhöz tartoznak a  rezgések és a mozgások.

3 tengelyes gyorsulásmérő tengelyeinek iránya

Ezek az eszközök egy, kettő vagy három tengelyen képesek mérni a gyorsulást. Ahogy a fejlesztési költségek csökkentek, egyre gyakoribbá váltak a 3 tengelyes gyorsulásmérők.

Általában a gyorsulásmérők belsejében kondenzátor lemezeket találhatunk. Ezek közül néhány rögzített, míg mások rugókhoz vannak csatlakoztatva, amelyek egymáshoz képest el tudnak mozdulni, a berendezésre ható gyorsulás mértékében. Mivel ezek a lemezek egymáshoz képest mozognak, a közöttük lévő kapacitás változik. Ezekből a kapacitásváltozásokból a gyorsulás meghatározható.

Más gyorsulásmérők a piezoelektromos változást használják ki. Ezek a kis kristályszerkezetek elektromos töltést eredményeznek, ha mechanikai feszültség alá helyezik (például gyorsuláskor).

Piezoelektromos gyorsulásmérő működési elve

Hogyan kösse be a gyorsulásmérőt

A legtöbb gyorsulásmérő esetében a működéshez szükséges alapvetően a tápellátás és a kommunikációs lábak bekötése. Mint mindig, olvassa el az adatlapot a megfelelő bekötés érdekében.

Kommunikációs interfész

Az eszköz felépítésétől függően a kommunikáció lehet analóg, digitális vagy PWM.

• Az analóg interfésszel rendelkező gyorsulásmérő a kimenetén a gyorsulással arányos feszültséget ad ki. Ezek az értékek általában ingadoznak a 0 és a tápfeszültség szintje között. Egy ADC-vel rendelkező mikrovezérlővel könnyen fel tudjuk dolgozni ezeket az analóg jeleket. Ezek általában olcsóbbak, mint a digitális kimenettel ellátott gyorsulásmérők.
• A digitális interfésszel rendelkező gyorsulásmérők kommunikálhatnak SPI vagy I2C kommunikációs protokollokon keresztül. Ezek általában több funkcióval rendelkeznek és kevésbé érzékenyek a zajra, mint az analóg gyorsulásmérők.
• Az impulzusszélesség-modulációval (PWM) rendelkező adatokat kibocsátó gyorsulásmérők ismert időtartamú négyszöghullámokat adnak ki, a gyorsulás mértéke arányos a kitöltési-tényezővel.

Teljesítmény

A gyorsulásmérők általában kis teljesítményű eszközök. A szükséges áram tipikusan a mikro (μ) vagy milliamper tartományba esik, 5 V vagy kisebb tápfeszültséggel. Az aktuális fogyasztás a beállításoktól függően változhat (pl. energiatakarékos mód vagy normál üzemmód). Az energiatakarékos üzemmód hasznos akkumulátoros megtáplálású alkalmazás esetén.

Győződjön meg róla, hogy a mikrovezérlő és a gyorsulásmérő logikai szintje azonos, ellenkező esetben használjon szintillesztőt.

Hogyan válasszunk gyorsulásmérőt

A megfelelő gyorsulásmérő kiválasztásakor számos jellemzőt figyelembe kell venni, ezek közül a tápellátásról és a kommunikációról már volt szó. Továbbiak:

Tartomány

A legtöbb gyorsulásmérőnek van egy tartománya amit mérni tudnak. Ezek a tartományok ± 1g-tól ± 250g-ig terjedhetnek. Jellemzően minél kisebb a tartomány, annál részletesebbek lesznek a mérések. Például a kis rázkódások mérésére az asztalon, egy kisebb tartományú gyorsulásmérővel használhatóbb adatokat ad vissza, mint egy 250 g-os (ami rakétákhoz jobban megfelel).

Az ADXL342 3 tengelyes gyorsulásmérő létezik ±2,±4 és ±8 g méréstartománnyal

További jellemzők

Néhány gyorsulásmérő olyan dologra képes, mint a "koppintás" érzékelés (hasznos az alacsony fogyasztású alkalmazásoknál), a szabadesés észlelése (az aktív merevlemez védelemhez), a hőmérséklet kompenzáció (az aktuális pozíció meghatározás pontosságának növelése érdekében) és a 0-g tartományérzékelés. 

Vannak olyan IMU-k (inerciális mérési egységek) is, amelyek tartalmazhatnak gyorsulásmérőket, giroszkópokat és esetenként mágneses erőtér mérést egyetlen IC-be csomagolva, vagy egy nyákra integrálva. Néhány példa erre az MPU6050 és az MPU9150. Ezeket általában mozgáskövető alkalmazásokban használják, ahol fontos az objektum helye és tájolása.

Gyorsulásmérő beszerzése

Most, hogy megtanulta az alapokat a gyorsulásmérőkről, az eredeti oldalon (lap alján a link) van lehetőség gyorsulásmérő beszerzésére.

Az oldal forrása: link