Akcelerometr a żyroskop
Akcelerometr i żyroskop to dwa urządzenia wykrywające ruch powszechnie stosowane w nowoczesnym sprzęcie technologicznym. Ich działanie opiera się na koncepcji bezwładności, czyli niechęci mas do zmiany swojego stanu ruchu, stąd w zastosowaniach inżynierskich nazywane są bezwładnościowymi jednostkami pomiarowymi.
Akcelerometr, jak sama nazwa wskazuje, służy do pomiaru przyspieszenia liniowego, a żyroskopy służą do pomiaru różnych parametrów ruchu obrotowego. Łącząc informacje uzyskane z dwóch urządzeń, ruch obiektu w przestrzeni trójwymiarowej można obliczyć i wyświetlić z dużą dokładnością.
Więcej informacji o akcelerometrze
Przyspieszeniomierz to urządzenie służące do pomiaru prawidłowego przyspieszenia; tj. fizyczne przyspieszenie doświadczane przez obiekt. Niekoniecznie mierzy on tempo zmian prędkości w tej ramie, ale przyspieszenie doświadczane przez ciało lub ramę. Akcelerometr pokazuje przyspieszenie 9,83 ms-2 na ziemi, zero w swobodnym spadaniu i przestrzeni w spoczynku. Mówiąc najprościej, akcelerometr mierzy przyspieszenie siły g obiektu lub ramy.
Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja akcelerometru ma masę połączoną ze sprężyną (lub dwiema). Wydłużenie sprężyny pod wpływem siły działającej na masę daje miarę właściwego przyspieszenia działającego na układ lub ramę. Wielkość wydłużenia jest przetwarzana na sygnał elektryczny przez mechanizm piezoelektryczny.
Akcelerometry mierzą siłę g działającą na ciało i mierzą tylko przyspieszenie liniowe. Nie może dostarczyć dokładnych pomiarów ruchu obrotowego ciała, ale może dostarczyć informacji o orientacji kątowej platformy poprzez nachylenie wektora grawitacji.
Akcelerometry mają zastosowanie w prawie każdej dziedzinie, która wymaga pomiaru ruchu maszyny w przestrzeni trójwymiarowej oraz w pomiarach grawitacji. System nawigacji inercyjnej, który jest niezbędnym elementem systemu nawigacji samolotów i pocisków, wykorzystuje akcelerometry o wysokiej precyzji, a także wykorzystują je nowoczesne urządzenia mobilne, takie jak smartfony i laptopy. W ciężkich maszynach do monitorowania drgań stosuje się akcelerometry. Akcelerometry mają znaczący udział w inżynierii, medycynie, systemach transportowych i elektronice użytkowej.
Więcej o żyroskopie
Żyroskop jest urządzeniem do pomiaru orientacji platformy i działa w oparciu o zasadę zachowania momentu pędu. Zasada zachowania stanów momentu pędu, gdy wirujące ciało próbuje zmienić swoją oś, ciało wykazuje niechęć do zmiany, aby zachować swój moment pędu.
Ogólnie rzecz biorąc, żyroskopy mechaniczne mają obracającą się masę (zwykle dysk) przymocowaną do gimbala za pomocą pręta działającego jako oś. Masa obraca się bezustannie, a gdy nastąpi zmiana orientacji platformy w dowolnym z trzech wymiarów, przez chwilę pozostaje w swoim pierwotnym położeniu. Z pomiaru zmian położenia ramy żyroskopu względem osi obrotu można uzyskać informację o zmianie orientacji kątowej.
Łącząc te informacje z akcelerometrami, można stworzyć dokładny obraz położenia ramy (lub obiektu) w przestrzeni trójwymiarowej.
Podobnie jak akcelerometry, żyroskopy są również głównym elementem systemów nawigacji i każdej dziedziny inżynierii związanej z monitorowaniem ruchu. W nowoczesnych konsumenckich urządzeniach elektronicznych, zwłaszcza urządzeniach mobilnych, takich jak smartfony i komputery podręczne, do utrzymywania orientacji stosuje się zarówno akcelerometry, jak i żyroskopy, aby utrzymać wyświetlacz zawsze we właściwym kierunku. Jednak te akcelerometry i żyroskopy różnią się budową.
Jaka jest różnica między akcelerometrem a żyroskopem?
• Akcelerometr mierzy właściwe przyspieszenie liniowe, takie jak siła g.
• Podczas gdy żyroskopy mierzą zmianę orientacji, korzystając ze zmian właściwości kątowych, takich jak przemieszczenie kątowe i prędkość kątowa.
