معرفی سنسور شتاب سنج

[am in 25041]

سنسور شتاب سنج، شتاب یا همان تغییرات آنی سرعت هر جسمی را که روی آن نصب شده است را اندازه می گیرد. چطور آن کار می کند؟ درون یک شتاب سنج یک وسیله به نام MEMS است که یک میکروسازه است که بوسیله ممنتوم و گرانش خم می شود. هنگامی که با هرگونه شتابی مواجه می شود. این میکروسازه با یک مقدار متناسبی خم می شود که این مقدار توسط سیگتال الکتریکی شناسایی می شود. امروزه شتاب سنج ها به آسانی و ارزان موجود هستند.

کاربرد شتاب سنج:

شتاب سنج در جهان سنسورها بسیار مهم است. زیرا می تواند محدوده زیادی از حرکات را حس کند. مثلا در آخرین لپ تاپ شرکت Apple برای شناسایی حرکات ناگهانی لپ تاپ ، استفاده شد. بنابراین هارد لپ تاپ در هنگام ضربه های ناگهانی قفل می شود. در دوربین های عکاسی دیجیتال نیز استفاده می شود. برای پایداری تصویر. در گام شمار ها نیز استفاده می شود.

اخیرا در بازی های کامپیوتری نیز برای شناسایی حرکات کج شدن دسته استفاده می شود. در اتومبیل برای رها کردن کیسه هوا هنگام ترمز ناگهانی نیز استفاده می شود. در ایجا چندین مورد استفاده از سنسور شتاب سنج خصوصا در رباتها آورده می شود:

1. رباتهای خود متعادل

2. هواپیماهای مدل بدون سرنشین

3. سیستم هشدار

4. کشف برخورد

5. ردیابی حرکات انسان

6. سنسور تراز یا تعیین سطح افق

7. کشف ارتعاشات برای عایقهای ارتعاشی

8. کشف کننده شتاب زمین

[am in 25041]

محورهای شتاب:

میکروسازه کوچک فقط در یک جهت می تواند نیرو را اندازه بگیرد یا جهت شتاب را. یعنی با اندازه گیری یک جهت ، شما فقط می توانید نیروی در یکی از جهات X، Yیا Z را بدانید نه همه جهات . بنابراین اگر ربات شما فقط شتاب سنج در جهت X داشته باشد می تواند برخوردهای در این راستا را شناسایی کند ولی اگر ربات دیگر از جهت کناری با ربات ما ضربه زند ، نمی تواند مقدار آن را درک کند. موارد زیادی است که شتاب سنج یک جهته کافی نیست. همیشه یک ایده خوب این است که حداقل از شتاب سنج در دو محور عمود بر هم استفاده شود.

گرانش:

گرانش یک شتاب است. ربات همواره با یک شتاب -9.81m/s^2 مواجه است که علامت منفی آن به این دلیل است که جهت آن به سمت زمین است. بنابراین ربات همواره می تواند زاویه تراز خود را با جهت شتاب گرانش مشخص کند. اگر ربات شما یک ربات دو پا باشد که بخواهید همواره متعادل باشد. به سادگی کافی است که از یک شتاب سنج دو جهته استفاده کنید. در جهتهای X و Y و همواره جهت شتاب صفر را پیدا کنید که ربات در ان جهت متعادل است.

[am in 25041]

شتاب سنج و Gمجاز

موقعی که شتاب سنج خود را می خرید. متوجه می شوید که چیزی مانند شتاب مجاز 2g و 3g روی ان نوشته شده یا فروشنده به شما می گوید. این سنسور چه مقدار شتاب را تا قبل از شکستن می تواند کنترل کند؟ برای مثال اگر ربات شما با شتاب 1g بالا می رود معنیش ان است که شتاب سنج شما دارد شتاب 2g را حس می کند( اصل دالامبر) برای بیشتر کارهای رباتیک شتاب سنج 2g کافیست.

محاسبه شتاب خطی و زاویه تراز جسم

برای محاسبه بزرگی شتاب در شتاب سنج تک جهته

acceleration_max = sqrt(x^2) = x

برای شتاب سنج دو جهته

acceleration_max = sqrt(x^2+y^2

برای سه جهته

acceleration_max = sqrt(x^2+y^2+z^2

برای محاسبه مقدار شتاب حاصل از گرانش در جهت X:

g_x = -g*sin(fi

اگر این معادله را برعکس کنیم می توانیم زاویه تراز(فی) را بیابیم

Fi= arcsin(g_x / -g

به این ترتیب هرچه سر ربات ما بالاتر رود شتاب سنج مقدار بیشتر را نشان میدهد. و در جهت افق سهم شتاب گرانش در داده های شتاب سنج X صفر میشود.