Акселерометр - принцип работы и функциональные возможности

Среди наиболее интересных и полезных функций современных смартфонов особое внимание заслуживает функция автоматического поворота экрана, которая обеспечивается компактным устройством под названием акселерометр. Именно этот модуль снабжает блок управления смартфоном информацией о положении гаджета в пространстве. По сути, акселерометр – это прибор, измеряющий ускорение, которое представляет собой разность между гравитационным и истинным ускорениями. Основными составными частями акселерометра являются подвижная масса, пружина, которая крепится к неподвижной поверхности и демпфер. Подвижная масса с одной стороны крепится к пружине, а с другой стороны демпфер гасит собственные ее колебания. При движении происходит ускорении массы и пружина деформируется. Измерение линейных деформаций служит основанием для показаний прибора. Для получения информации о положении тела в трехмерном пространстве в одну систему объединяются три таких прибора по трем осям.

Особенности акселерометров в мобильных устройствах

Главным требованием к модулю акселерометра для мобильных устройств является компактность. Очевидно, что в корпусе толщиной до 10 мм должно располагаться огромное количество микросхем, занимая минимум места. Инженерам удалось спроектировать совсем миниатюрный акселерометр. Все конструктивные элементы интегрированы в одной микросхеме, а принципиальная схема конструкции вкратце описывается следующим образом. На фиксированном корпусе (1) параллельно размещенны тонкие контакты (2) и на упругих держателях крепится подвижная масса (3), выполненная в виде тонкой рамки с отведенными в сороны проводниками и допускающая перемещение в определенных пределах. Отведенные в сторону проводники располагаются между контактами, через которые снимаются значения перемещения проводников. Объектом измерения выступает напряженность поля вокруг контактов, которая изменяется при движении направленных в сторону проводников. Производить столь миниатюрные детали путем механической обработки практически невозможно, поэтому для производства таких элементов используют химическую обработку. Производство акселерометров происходит на автоматизированных конвейерных линиях, где решающее значение имеет точное время нанесения и удаления реактива.

Функциональные возможности и сферы применения

• Смартфоны и планшеты

  Пионером использования акселерометра стал телефон Nokia 5500, в котором устройство использовалось для определения количества пройденных шагов. Но массовое распространение акселерометра в мобильных устройствах началось после его появления в Apple iPhone, после чего наличие такой функции стало практически стандартом для мобильных гаджетов. Параллельно разработчики создавали все больше полезных приложений с использованием акселерометра. После функций шагомера, применение акселерометра в мобильных устройствах перешло на качественно новый уровень, когда он использовался уже операционной системой, а также с его помощью было реализовано управление в играх. В настоящее время его использование становится все более разнообразным для различных служебных приложений. Например, с помощью акселерометра и технологии беспроводной связи были созданы ряд приложений для передачи информации посредством соударения устройств. В современных телефонах и планшетах акселерометр используется в сочетании с гироскопами, создавая обширные возможности для реализации сложных игр, например, шутеров. Не стоит сомневаться, что потенциал использования акселерометра раскрыт еще далеко не полностью.

• Информационные технологии

  Акселерометры также применяются в информационных технологиях для защиты от падений и сотрясений жестких дисков, выдавая при падении управляющую команду считывающим головкам на парковку в безопасном положении. Таким образом, вероятность выхода диска из строя и потери информации существенно снижается.

• Системы контроля промышленного оборудования, производственных линий и агрегатов

  Задачей систем защиты оборудования является контроль вибрации с помощью акселерометра с отключением его от электрического напряжения при достижении критических значений.

• Автомобильные спидометры и видеорегистраторы

  Если первые используются для определения скорости по отклонению массы, то второй тип устройств работает по принципу определения значимых событий (например, экстренного торможения или резкого изменения скорости) с последующей фиксацией их в отдельные файлы.

• Навигационные устройства летательных аппаратов

  Сложно представить вертолеты, самолеты, ракеты и другие виды летательных аппаратов без современных систем навигации, построенных с использованием акселерометров и гироскопов.

Автор: MC,
18.02.2018 г.