Анализ объекта проектирования. Описание компонента РЭС

Акселерометр (лат. «accelero» — ускоряю и «metro» — измеряю) — прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разность между абсолютным ускорением объекта и гравитационным ускорением (ускорением силы тяготения)). Существуют трёхкомпонентные (трёхосевые) акселерометры, которые позволяют измерять ускорение сразу по трем осям.

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

Акселерометр может применяться как для измерения проекций абсолютного линейного ускорения, так и для косвенных измерений проекции гравитационного ускорения. Последнее свойство используется для создания инклинометров. Акселерометры входят в состав 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 акселерометры часто встраиваются в мобильные устройства (в частности, в телефоны) и применяются в качестве шагомеров, датчиков для определения положения в пространстве, автоматического поворота дисплея и других целей. В игровых приставках акселерометры используются для управления без использования кнопок — путем поворотов в пространстве, встряхиваний и т. д.

Акселерометры используют в жестких дисках для защиты от повреждений, полученных в результате ударов, встрясок и падений. В случае встряски, удара или падения головки работающего накопителя могут поцарапать рабочую поверхность, что приведет к потере данных. Акселерометр реагирует на внезапное изменение положения устройства и паркует головки жесткого диска. Такая технология защиты используется в основном в ноутбуках, нетбуках и на внешних накопителях.

Основными параметрами акселерометра являются:

- чувствительность — то есть 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.

Для измерения ускорений и угловых скоростей широко применяют микроакселерометры и микрогироскопы, которые создаются на основе структур из кремния по технологиям, используемым при производстве интегральных микросхем. Такие устройства относятся к семейству микроэлектромеханических систем (МЭМС). Хотя размеры элементов МЭМС находятся в диапазоне от долей микрометра до сотен микрометров, то есть, они не могут считаться наноразмерными, тем не менее, по ряду свойств МЭМС оказываются близкими к приборам наноэлектроники.

Принцип действия одноосевого акселерометра иллюстрируется на рисунке 1.1. Подвижная инертная платформа подвешена на упругих подвесах и может перемещаться вдоль оси чувствительности. Составной частью подвижной платформы являются штыри устройства считывания. Они являются подвижными обкладками конденсаторов. Другими обкладками этих конденсаторов являются штыри неподвижно, закрепленные на подложке микросхемы. При отсутствии ускорения платформа располагается, как показано на рисунке 1.1 слева, и емкости конденсаторов, образуемых подвижной и двумя неподвижными обкладками оказываются примерно равными. В случае ускорения наличие инертной массы платформы вызывает ее смещение относительно неподвижных частей системы, и емкости конденсаторов становятся неравными. Выходом такого дифференциально-емкостного преобразователя является электрический сигнал, пропорциональный разности емкостей конденсаторов описанной элементарной ячейки считывания.

Рисунок 1.1 – Принцип действия микроакселерометра

Поиск по сайту: