Acelerómetros Explicados: Guía Completa de Tecnología de Sensores

Los acelerómetros detectan choques y vibraciones de dispositivos y miden la magnitud y dirección de la aceleración propia. Por tanto, los encontrarás en numerosos dispositivos electrónicos, aeronaves y otras industrias. Este artículo destacará los detalles intrincados de los acelerómetros y su aplicación en nuestra vida diaria. Estás en la página correcta si eres un entusiasta electrónico que busca aprender más sobre acelerómetros. WELLPCB se dedica a ofrecer contenido dinámico sobre componentes electrónicos.

¿Qué es un Acelerómetro?

Un acelerómetro es simplemente un dispositivo que identifica y cuantifica la aceleración en un cuerpo en su marco de reposo instantáneo.

¿Qué es la Aceleración?

Primero, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto (desplazamiento del objeto / cambio en el tiempo). Fuerzas estáticas y dinámicas son los dos tipos de aceleración. Fuerzas estáticas como fricción y gravedad actúan constantemente sobre un objeto. Por ejemplo, si pones un acelerómetro en reposo en el suelo, se mostrará la aceleración de la Tierra debido a la gravedad. Por otro lado, las fuerzas dinámicas actúan activamente sobre un objeto en varias etapas.

Configuración del Sensor-Acelerómetro

También, un acelerómetro es un sensor dinámico que mide aceleración en uno, dos o tres ejes ortogonales. Funciona en uno de tres modos:

• Medir velocidad y posición
• Sensor de inclinación, tilt u orientación en dos o tres dimensiones
• Sensor de vibración o impacto

(imagen de un cubo 3D indicando un acelerómetro de tres ejes)

Acelerómetros en Micro-Sensores Electro-Mecánicos (MEMS)

Es responsable de reconocer la rotación de un dispositivo, por tanto, 'volteando' la pantalla al ángulo deseado. Consigues la mayoría de acelerómetros en dispositivos a través de MEMS, pequeños elementos mecánicos y electro-mecánicos. Por sus tamaños reducidos, los encontrarás en dispositivos portátiles y vestibles como teléfonos.

Una nueva generación de tecnología de chips MEMS de tres ejes y giroscopio permite a los smartwatches identificar una variedad de posturas de caída. Consecuentemente, podría identificar una caída fatal e informar a contactos de emergencia para obtener ayuda.

(Micrófono Breakout)

¿Cómo Funciona el Sensor Acelerómetro?

El sensor acelerómetro funciona de dos formas: efecto piezoeléctrico y cambio de capacitancia.

Efecto Piezoeléctrico

Un sensor piezoeléctrico tiene una estructura cristalina microscópica que genera voltajes al detectar aceleración. Por ejemplo, hay vibraciones y el dispositivo creará voltaje para indicar aceleración proporcional.

Tales sensores se aplican como sensores de inclinación o presión en electrónica de consumo como móviles y paneles táctiles.

(imagen esquemática del modelo eléctrico del sensor piezoeléctrico)

Cambio de Capacitancia

El método de detección capacitiva usa la fórmula Fuerza = Masa × aceleración para medir la aceleración de un objeto. Por tanto, usa la Fuerza presente / Masa del objeto en cuestión. El efecto capacitivo en MEMS funciona cuando:

1. Hay dos placas capacitivas
2. La masa del objeto descansa en una de las placas cambiando la capacitancia, midiendo así la fuerza.
3. Por tanto, obtenemos la aceleración de la fuerza y masa de un objeto

3. Principales Aplicaciones de los Acelerómetros

El mundo aplica acelerómetros en ciencia e industrias varias de las que la gente se beneficia extensamente. Desde ingeniería, biología y medicina hasta navegación y transporte, los acelerómetros juegan un papel enorme en nuestras vidas.

• Seguridad automotriz: Los acelerómetros están en sistemas de seguridad de colisión de automóviles. Por ejemplo, si un vehículo experimenta una fuerza dinámica potente, un computador embebido recibe una señal electrónica que despliega airbags durante una colisión.

(imagen de airbags desplegados en un coche. Seguridad vial.)

• Control de juegos: En gaming, el acelerómetro en el dispositivo de control portátil detecta inclinación. Por tanto, es simple controlar objetos en el juego.
• Salud de maquinaria: Ingenieros aplican sensores de vibración acelerómetros en monitorización de máquinas. Dispositivos acelerómetros mecánicos reportan vibraciones o cambios en equipos rotativos como turbinas, bombas, ventiladores y rodillos. Por tanto, tales datos permiten a ingenieros y técnicos hacer ajustes necesarios inmediatamente.

4. Cómo Seleccionar el Acelerómetro Adecuado

Para mediciones precisas de aceleración, considera:

1. Respuesta en frecuencia. ¿Cuál es la salida eléctrica del acelerómetro vs una excitación mecánica en un rango de frecuencia? Normalmente, una buena frecuencia tiene ±5% (usualmente 100 Hz).
2. Número de ejes. Puedes montar tres acelerómetros en un bloque de montaje de 3 ejes para obtener tres ejes ortogonales.

(imagen de icono plano vectorial de giroscopio de smartphone. Acelerómetro de teléfono)

Conclusión

Finalmente, los sensores acelerómetros tienen aplicación masiva en varios temas sin concentración en la colocación del sensor. El uso extendido de smartphones permite uso de acelerómetros para tareas simples como detección de agitación y cambios de orientación de pantalla. No obstante, sensores de tipo MEMS se usan en tareas más complejas.

Si necesitas más información sobre tecnologías de sensado, en WELLPcb estaremos felices de orientarte.