Acelerómetro vs Giroscopio: Diferencias clave y cómo elegir el sensor adecuado

Los sensores de movimiento son cruciales en el mundo tecnológico actual al detectar y medir movimientos. Incluyen acelerómetro vs giroscopio operando mediante sistema microelectromecánico (MEMS).

Hay muchos sensores en el mercado, pero elegir el mejor puede ser difícil. Hoy discutiremos las diferencias entre acelerómetro y giroscopio.

Giroscopio

Definición

Un sensor giroscópico es un dispositivo compacto que determina la orientación o cambios rotacionales con ayuda de la gravedad terrestre. Su principio principal es la conservación del momento angular.

Existen giroscopios MEMS, electrónicos, mecánicos, etc.

Principio de funcionamiento

La estructura del giroscopio consta de rotor, cardanes (tres anillos que rodean el rotor), marco del giroscopio y eje de giro.

Normalmente, un giroscopio opera mediante efecto de precesión: al girar el eje de giro, desafía la gravedad. Se ajusta instantáneamente hacia un lado en lugar de caer por la fuerza de gravedad.

Aplicaciones

• Electrónica de consumo mediante giroscopios MEMS: móviles Android gama media/alta
• Sistemas de guía inercial mediante Unidad de Medición Inercial (IMU)
• Estabilidad en barcos, motocicletas y vehículos
• Estaciones espaciales

• Aeronaves

Acelerómetro

Definición

Un acelerómetro es un dispositivo electromecánico que detecta y mide aceleración no gravitacional. Responde a vibraciones provocadas por movimiento en el tiempo.

Comúnmente determinan orientación y detectan vibración, velocidad o posición.

Principio de funcionamiento

Los acelerómetros tienen dos principios distintos: cambio de capacitancia y efecto piezoeléctrico.

Cambio de capacitancia

Usa fórmula para hallar aceleración: Fuerza = Masa × Aceleración. Por tanto, aceleración = Fuerza / Masa del objeto.

Pasos de funcionamiento

• Dos placas capacitivas
• La masa del objeto presiona una placa causando cambio de capacitancia → mide la fuerza
• Mide aceleración con valor de masa y fuerza conocidos

Efecto piezoeléctrico

Pasos

• Producen voltaje al vibrar por estructuras cristalinas microscópicas que generan voltaje al presionarse
• El voltaje producido da la lectura de aceleración presente

Aplicaciones

• Apps/juegos que requieren detección de movimiento: Kinect, Wii
• Wearables o rastreadores fitness

• Dispositivos médicos, ej. prótesis
• Detección de caídas
• Detección de terremotos
• Detección de inclinación, ej. iPhones para detectar modo horizontal/vertical
• Apps de mapa/brújula en móviles mediante detección basada en ejes (Android, iPhone)

Diferencia entre giroscopio y acelerómetro

La tabla comparativa siguiente muestra las diferencias:

Cómo elegir un acelerómetro vs giroscopio

Al elegir, hay varios criterios a considerar. Tu elección depende del proyecto y sus requisitos.

Acelerómetro

Factores:

• Rango

Para medir aceleraciones de alta precisión, elige acelerómetro con rango alto, preferiblemente 2G o más. El máximo medible puede aproximarse a 5000G.

• Interfaz

Pese a poder conectar acelerómetros vía circuitos analógicos y digitales, mejor optar por interfaces digitales: serie (I2C, SPI), PWM, convertidores analógico-digitales. También interfaz con Raspberry Pi y Arduino.

• Número de ejes medidos

Dos tipos: tres o dos ejes.

Hoy el foco se ha desplazado a acelerómetros de un eje que parecen mini 3-ejes. Los mini 3-ejes son ideales: miden con alta precisión pero funcionan en pocos dispositivos. Son asequibles.

• Consumo energético

Considera tamaño del circuito integrado y masa del acelerómetro, pues afectan consumo y sensibilidad. Consumo recomendado: ~100 µA.

Busca acelerómetro digital con función sleep para ahorrar energía cuando inactivo.

• Funciones extra

Modelos nuevos incluyen: detección de golpes, detección 0-g, control sleep, rangos de medición seleccionables.

• Sensibilidad

Cantidad medible de fuerza vertical según cambio de aceleración. Acelerar consistentemente el acelerómetro da medida inexacta por baja sensibilidad.

• Coste

Mira tu presupuesto. Para medir aceleración a bajo coste, opta por interruptores de inclinación/Richter, no acelerómetros.

Acelerómetro VS Giroscopio: Giroscopio

Factores:

• Rango

Mantén el rango máximo del giroscopio por debajo de la velocidad angular máxima a medir. Para mayor precisión y sensibilidad, mantenlo ligeramente por encima del valor esperado.

• Digital vs Analógico (Interfaces)

Casi todos los giroscopios tienen salida analógica; raros casos con digital (I2C, SPI). La analógica es fácil de integrar con MCU.

• Número de ejes medidos

El giroscopio 3-ejes está en auge; el mercado tiene de 1 o 2 ejes. Elige según tus necesidades de medición. Algunos 2-ejes miden roll y pitch; otros, yaw y pitch.

• Consumo energético

En proyectos con batería, considera consumo. Estándar: ~100 µA. Verifica si tiene función sleep para ahorro energético.

• Funciones extra

La mayoría tienen salida de temperatura para compensar deriva.

• Coste

El coste no anula otros factores. Puedes optar por uno económico.

Conclusión

Gracias por leer hasta el final. Esperamos que a partir de ahora tomes decisiones informadas sobre acelerómetros o giroscopios. Si necesitas aclaraciones, contáctanos para asistencia.