Wenn Sie eine Kompass-App auf Ihrem Smartphone verwenden, weiß sie irgendwie, in welche Richtung das Telefon zeigt. Bei Apps zur Sternenbeobachtung weiß es irgendwie, wohin Sie am Himmel schauen, um die Sternbilder richtig anzuzeigen. Smartphones und andere mobile Technologie identifizieren ihre Orientierung durch die Verwendung eines Beschleunigers, eines kleinen Geräts, das aus achsenbasierten Bewegungssensoren besteht.
Die Bewegungssensoren in Beschleunigern können sogar verwendet werden, um Erdbeben zu erkennen, und können in medizinischen Geräten wie bionischen Gliedmaßen und anderen künstlichen Körperteilen verwendet werden. Mehrere Geräte, die Teil der quantifizierten Selbstbewegung sind, verwenden Beschleunigungssensoren.
Ein Beschleunigungssensor ist ein elektromechanisches Gerät, das zur Messung von Beschleunigungskräften verwendet wird. Solche Kräfte können statisch sein, wie die kontinuierliche Schwerkraft, oder, wie bei vielen mobilen Geräten, dynamisch, um Bewegungen oder Vibrationen zu erfassen.
Beschleunigung ist die Messung der Änderung der Geschwindigkeit, oder der Geschwindigkeit geteilt durch die Zeit. Zum Beispiel wird bei einem Auto, das in sechs Sekunden aus dem Stand auf 60 mph beschleunigt, eine Beschleunigung von 10 mph pro Sekunde ermittelt (60 geteilt durch 6).
Der Zweck des Beschleunigungssensors
Die Anwendung von Beschleunigungssensoren erstreckt sich auf mehrere Disziplinen, sowohl im akademischen Bereich als auch bei Verbrauchern. Zum Beispiel schützen Beschleunigungssensoren in Laptops Festplatten vor Schäden. Wenn der Laptop während der Benutzung plötzlich herunterfallen würde, würde der Beschleunigungsmesser den plötzlichen freien Fall erkennen und die Festplatte sofort ausschalten, um zu verhindern, dass die Leseköpfe auf die Festplattenplatte aufschlagen. Andernfalls würden diese aufschlagen und Kratzer auf dem Platter verursachen, was zu umfangreichen Datei- und Leseschäden führen würde. Beschleunigungssensoren werden ebenfalls in Autos verwendet, um Unfälle zu erkennen und Airbags fast sofort auszulösen.
In einem anderen Beispiel misst ein dynamischer Beschleunigungssensor die Schwerkraft, um den Winkel zu bestimmen, in dem ein Gerät in Bezug auf die Erde geneigt ist. Durch die Messung der Beschleunigung kann der Benutzer analysieren, wie sich das Gerät bewegt.
Beschleunigungssensoren ermöglichen es dem Benutzer, die Umgebung eines Gegenstandes besser zu verstehen. Mit dem kleinen Gerät lässt sich feststellen, ob sich ein Objekt bergauf bewegt, ob es umkippt, wenn es sich weiter neigt, oder ob es waagerecht oder schräg nach unten fliegt. Zum Beispiel drehen Smartphones ihr Display zwischen Hoch- und Querformat, je nachdem, wie man das Telefon neigt.
Wie sie funktionieren
Ein Beschleuniger sieht aus wie eine einfache Schaltung für ein größeres elektronisches Gerät. Trotz seines bescheidenen Aussehens besteht der Beschleunigungssensor aus vielen verschiedenen Teilen und funktioniert auf viele Arten, von denen zwei der piezoelektrische Effekt und der Kapazitätssensor sind. Der piezoelektrische Effekt ist die gebräuchlichste Form des Beschleunigungssensors und verwendet mikroskopisch kleine Kristallstrukturen, die durch die Beschleunigungskräfte unter Spannung gesetzt werden. Diese Kristalle erzeugen eine Spannung aus der Spannung, und der Beschleunigungssensor interpretiert die Spannung, um Geschwindigkeit und Orientierung zu bestimmen.
Der kapazitive Beschleunigungssensor erfasst Änderungen der Kapazität zwischen Mikrostrukturen, die sich neben dem Gerät befinden. Wenn eine Beschleunigungskraft eine dieser Strukturen bewegt, ändert sich die Kapazität und der Beschleunigungssensor übersetzt diese Kapazität in eine Spannung zur Interpretation.
Beschleunigungssensoren bestehen aus vielen verschiedenen Komponenten und können als separates Gerät erworben werden. Es gibt analoge und digitale Anzeigen, wobei diese Komponenten bei den meisten technischen Geräten in die Haupttechnologie integriert sind und über die jeweilige Software oder das Betriebssystem angesprochen werden.
Typische Beschleunigungssensoren bestehen aus mehreren Achsen, zwei zur Bestimmung der meisten zweidimensionalen Bewegungen mit der Option einer dritten für die 3D-Positionierung. Die meisten Smartphones verwenden typischerweise Drei-Achsen-Modelle, während Autos nur eine Zwei-Achse zur Bestimmung des Aufprallmoments verwenden. Die Empfindlichkeit dieser Geräte ist recht hoch, da sie auch kleinste Verschiebungen der Beschleunigung messen sollen. Je empfindlicher der Beschleunigungssensor ist, desto besser kann er die Beschleunigung messen.
Beschleunigungssensoren werden heute in vielen elektronischen Geräten eingesetzt, sind aber auch für den Einsatz in eigenen Projekten erhältlich. Egal, ob Sie ein Ingenieur oder ein Technikfreak sind, der Beschleunigungssensor spielt eine sehr aktive Rolle in einer Vielzahl von Funktionalitäten. In vielen Fällen werden Sie das Vorhandensein dieses einfachen Sensors vielleicht nicht bemerken, aber die Chancen stehen gut, dass Sie bereits ein Gerät mit ihm verwenden.
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