Funcionamiento y aplicaciones del sensor acelerómetro

Usamos sensores con nuestros dispositivos para monitorear y controlar varias cantidades físicas. Los dispositivos interactúan con el entorno mediante sensores. Con el advenimiento de la tecnología, hoy en día contamos con una amplia gama de sensores; tanto en forma analógica como digital para medir magnitudes físicas como temperatura, presión, humedad, dirección, intensidad de la luz, etc. Uno de estos sensores, que se utiliza para medir la velocidad y la aceleración de los dispositivos, es el sensor acelerómetro.

¿Qué es un sensor acelerómetro?

La tasa de cambio de la velocidad del cuerpo con respecto al tiempo se llama aceleración. Según la teoría relativa, dependiendo del objeto relativo que se tome para medir la aceleración, existen dos tipos de aceleración. Aceleración propia, que es la aceleración física del cuerpo en relación con la inercia o del observador en reposo en relación con el objeto medido.

La aceleración de coordenadas depende de la elección del sistema de coordenadas y de la elección de los observadores. No es igual a la aceleración adecuada. El sensor acelerómetro es el dispositivo electromecánico utilizado para medir la aceleración adecuada del objeto.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento básico subyacente de un acelerómetro es como una masa arrojada sobre un resorte. Cuando este dispositivo experimenta aceleración, la masa se mueve hasta que el resorte puede mover fácilmente la masa, con la misma velocidad igual a la aceleración que detectó. Luego, este valor de desplazamiento se usa para medir la aceleración.

Los acelerómetros están disponibles como dispositivos digitales y dispositivos analógicos. Los acelerómetros están diseñados usando diferentes métodos. Generalmente se utilizan componentes piezoeléctricos, piezoresistivos y capacitivos para convertir el movimiento mecánico provocado en el acelerómetro en una señal eléctrica.

Los acelerómetros piezoeléctricos están hechos de monocristales. Estos utilizan el efecto piezoeléctrico para medir la aceleración. Cuando se aplican a una tensión, estos cristales generan un voltaje que se interpreta para determinar la velocidad y la orientación.

Los acelerómetros capacitivos utilizan un elemento de silicio micromecanizado. Aquí, se genera una capacitancia cuando se detecta la aceleración y esta capacitancia se traduce en un voltaje para medir los valores de velocidad.

Los acelerómetros modernos son los MEMS más pequeños y consisten en una viga en voladizo con masa de prueba. Los acelerómetros están disponibles en forma bidimensional y tridimensional para medir la velocidad y la orientación. Cuando se requiere un rango de frecuencia más alto, un rango de alta temperatura y un paquete de bajo peso, los acelerómetros piezoeléctricos son la mejor opción.

Aplicaciones

Las aplicaciones del sensor acelerómetro son las siguientes:

• Para los sistemas de navegación inercial, se utilizan acelerómetros muy sensibles.
• Para detectar y monitorear vibraciones en maquinaria rotativa.
• Para mostrar imágenes en posición vertical en las pantallas de las cámaras digitales.
• Para estabilización de vuelo en drones.
• Los acelerómetros se utilizan para detectar orientación, coordinar aceleración, vibración, choque.
• Se utiliza para detectar la posición del dispositivo en portátiles y móviles.
• Registro de alta frecuencia de aceleración biaxial y triaxial en aplicaciones biológicas para la discriminación de patrones de comportamiento animal.
• Supervisión del estado de la máquina.
• Para la detección de fallas en máquinas rotativas.
• Estos también se utilizan para monitorear edificios y estructuras para medir el movimiento y la vibración de la estructura cuando se expone a cargas dinámicas.
• Para medir la profundidad de las compresiones torácicas de RCP.
• Los sistemas de navegación utilizan sensores de acelerómetro para conocer la dirección.
• Los dispositivos de detección remota también usan acelerómetros para monitorear volcanes activos.

Usos/Ejemplos

Algunas de las aplicaciones de ejemplo del sensor acelerómetro son aviones, misiles, red Quake-catcher para la investigación científica de terremotos, bombas, ventiladores, rodillos, compresores, Zoll's AED plus, footpods, rodillos de compactación inteligentes, sistema de despliegue de bolsas de aire, sistema electrónico de control de estabilidad en automóviles, trenes basculantes, gravimetría, videocámaras, Glogger VS2, teléfonos móviles, etc…

Sí, también hay un acelerómetro en su teléfono inteligente. Se utiliza con un giroscopio para medir el ángulo y la orientación del teléfono. ¿Has notado cómo el acelerómetro sensor presente en su Smartphone? ¿Cómo te ha ayudado esto?