Датчики ускорения ( Акселерометр )
Немецкая
компания Micro-Sensor, известная в сфере нанотехнологий, в кооперации с
компанией BG electric предлагает решения для высокоточного измерения
ускорения движущегося объекта. Измерение проводится по одной, двум или
трём осям. Фирма производит современные сенсоры на основе чипов
собственной разработки.
| Название | Число осей | Выход | Ускорение | Наклон | Вибрация | Примечание |
|---|
| BG2166 ±2g | 1 | U = 0,5...4,5 В | ±2 g | 0...180° | 0...50 Гц |
| | BG2166 ±50g | 1 | U = 0,5...4,5 В | ±50 g | --- | 0...100 Гц |
| | BG2168.2-1X | 1 | U=0,5...4,5В или I=4...20мА | ±2 g | 0...180° | 0...100 (2000) Гц |
| | BG2168.2-2X | 2 | U=0,5...4,5В или I=4...20мА | ±2 g | 0...360° | 0...100 (2000) Гц |
| | BG2168.2-1XIT1 | 1 | U=0,5...4,5В или I=4...20мА | ±2 g | 0...180° | --- | Встроенный фильтр низких частот | | BG2168.2-2XIT1 | 2 | U=0,5...4,5В или I=4...20мА | ±2 g | 0...360° | --- | Встроенный фильтр низких частот | | BG2180 | 3 | CANopen | ±2 g / ±15 g | 0...360° + 0...180° | 0...25 Гц |
| | LG2166 | 1 | U = 0,5...4,5 В | --- | 0...180° | --- |
|
Основные сферы применения датчиков ускорения
Применение
данных устройств основано на их способности преобразования статического
и динамического ускорения в электрическую величину (емкость,
сопротивление, напряжение и др.) для дальнейшего использования в
различных устройствах, фиксирующих те или иные механические явления.
Применение датчиков ускорения
| Применение | Ускорение | | Наклон | Инклинометры,
электронные игры, прокрутка теста/интерфейс пользователя, поворот
изображения, LCD-проекция, физиотерапия, стабилизация видео- и
фотоизображения | 1-2g | | Движение | Навигация движения объекта, обратная связь с GPS/ГЛОНАСС, приборы защиты от хищения, карты маршрута, защита
при свободном падении, защита жесткого диска, отслеживание падений,
регистрация падений, управление движением, счисление пути, инерциальные
измерительные устройства (Inertial Measurement Unit, IMU) | 1-2g | | Вибрация | Отслеживание сейсмической активности | ig | | Интеллектуальный электропривод, балансировка и отслеживание вибраций, акустическое оборудование | 8-10g | Удар | Шагомеры, ударные выключатели, удары при транспортировке | 8-10g, 20-30g | | Воздушные подушки, регистрация падения, черные ящики/регистраторы событий | 40-250g |
принцип работы и классификация
Датчики
ускорения ( Акселерометры ) преобразуют приложенное к датчику
статическое или динамическое ускорение как входную величину. В
зависимости от типа прибора в качестве выходной величины используется
либо электрический сигнал, либо электрический параметр (С, R).
Датчик
ускорения состоит из чувствительного элемента (ЧЭ) и подсоединенного к
нему преобразователя механического смещения. ЧЭ представляет собой
инерциаль-ную массу, закрепленную на упругом подвесе на корпусе датчика.
При
воздействии ускорения на датчик чувствительный элемент смещается за
счет инерции. Если акселерометр механический, то смещение
чувствительного элемента преобразуется в смещение стрелки прибора. Если в
качестве выходной величины используется электрический сигнал, то на
выходе преобразователя смещения генерируется электрический сигнал,
который далее преобразуется для использования в различных системах
автоматического управления.
Основные характеристики
Основной
характеристикой, определяющей применение акселерометров в различных
устройствах, является диапазон измеряемого ускорения.
Помимо
диапазона измеряемого ускорения среди основных характеристик,
определяющих рабочий диапазон датчиков ускорения, можно отметить
диапазоны напряжения питания, потребляемых токов и рабочих температур.
Выходным
сигналом аналоговых датчиков ускорения является напряжение,
пропорциональное ускорению, приложенному к датчику. В цифровых датчиках
ускорения выходной сигнал характеризуется численным значением кода,
соответствующим определенной величине приложенного ускорения.
Кроме основных характеристик, датчики ускорения характеризуются параметрами, которые определяют качество их работы.
Смещение при нулевом ускорении
Как
правило, смещение является обычной характеристикой при измерении как
отрицательных, так и положительных величин ускорений. В датчиках с
аналоговым выходом эта величина численно равна напряжению смещения, а в
датчиках с цифровым выходом — значению кода при нулевом ускорении.
Чувствительность
Чувствительность
датчика ускорения определяется как выходной сигнал, соответствующий
ускорению в один g. Соответственно, для датчиков ускорения с аналоговым
выходом это будет напряжение (В/g), а для датчиков с цифровым выходом —
это значение кода (LSB/g).
Поперечная чувствительность
Помимо
основной чувствительности, имеется еще и величина поперечной
чувствительности, которая определяется выходным сигналом при подаче
входного ускорения по направлениям, перпендикулярным основной оси. Она
задается в процентах от полного диапазона выходного сигнала (%FS, где FS
— Full Scale, полный диапазон).
Температурные характеристики
С
изменением температуры изменяется и сигнал датчика. К этому можно
отнести как изменение смещения при нулевом ускорении, так и изменение
величины чувствительности. Первая ошибка указывается в эквивалентном
смещении на один градус Цельсия, а вторая — в процентах от максимального
входного сигнала на один градус Цельсия.
Нелинейность
Отклонение характеристики от линейной. Измеряется в процентах от полного диапазона выходного сигнала.
Резонансная частота чувствительного элемента
При
входных сигналах с такой частотой колебания чувствительного элемента
могут усиливаться за счет резонанса, что надо учитывать в разработке.
Шумовые характеристики
Шум,
содержащийся в выходном сигнале акселерометра, определяет разрешающую
способность устройства, важную при определении малых ускорений.
Предельное разрешение в основном определяется уровнем шума измерения,
который включает внешний фоновый шум и шум собственно датчика. Уровень
шума непосредственно связан с шириной полосы пропускания датчика.
Уменьшение полосы пропускания путем включения ФНЧ на выходе датчика
приводит к снижению уровня шума. Это улучшает отношение сигнал/шум и
увеличивает разрешающую способность
Основной динамической характеристикой акселерометров является полоса пропускания по уровню –3 дБ.
|
