Accelerometer что это – Что такое акселерометр и для чего он нужен в смартфонах. Как работает акселерометр в фитнес-браслете.

alexxlab 06.04.2020 Leave a comment

Содержание

Акселерометр — это… Что такое Акселерометр?

Схема простейшего акселерометра. Груз закреплён на пружине. Демпфер подавляет колебания груза. Чем больше кажущееся ускорение, тем сильнее деформируется пружина, изменяя показания прибора

Акселеро́метр (лат. accelero — ускоряю и др.-греч. μετρέω «измеряю») — прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разность между абсолютным ускорением объекта и гравитационным ускорением, точнее ускорением свободного падения). Существуют трёхкомпонентные (трёхосевые) акселерометры, которые позволяют измерять ускорение сразу по трём осям.

Некоторые акселерометры также имеют встроенные системы сбора и обработки данных. Это позволяет создавать завершённые системы для измерения ускорения и вибрации со всеми необходимыми элементами.

Применение

Акселерометр может применяться как для измерения проекций абсолютного линейного ускорения, так и для косвенных

[1] измерений проекции гравитационного ускорения. Последнее свойство используется для создания инерциальных навигационных систем, где полученные с их помощью измерения интегрируют, получая инерциальную скорость и координаты носителя, при регистрации амплитуд выше собственной резонансной частоты можно измерять непосредственно собственную скорость акселерометра.

Электронные В устройствах управления игровых приставок акселерометр совместно с гироскопом используются для управления в играх без использования кнопок — путем поворотов в пространстве, встряхиваний и т. д. Например, в контролерах Wii Remote и Playstation Move присутствует акселерометр.

Наравне с гироскопом является неотъемлемым компонентом навигации (системы управления траекторией движения) ракет и других беспилотных летательных аппаратов.

Акселерометры используют в жестких дисках для активации механизма защиты от повреждений, полученных в результате ударов, встрясок и падений. Акселерометр реагирует на внезапное изменение положения устройства и паркует головки жесткого диска, что позволяет предотвратить повреждение диска и потерю данных. Такая технология защиты используется в основном в ноутбуках, нетбуках и на внешних накопителях.

Акселерометр в промышленной вибродиагностике является вибропреобразователем, измеряющим виброускорение в системах неразрушающего контроля и защиты.

Параметры

Основными параметрами акселерометра являются

Пороговая чувствительность (разрешение) — величина минимального изменения кажущегося ускорения, которое способен определить прибор.
Смещение нуля — показания прибора при нулевом кажущемся ускорении.
Случайное блуждание — среднеквадратичное отклонение от смещения нуля.
Нелинейность — изменения зависимости между выходным сигналом и кажущимся ускорением при изменении кажущегося ускорения.

Примечания

↑ через силу реакции опоры

Ссылки

Акселерометр – что это? Акселерометр в телефоне что это такое

На нашем сайте доступно несколько статей о различных датчиках, используемых в современных мобильных устройствах. Сегодня поговорим про акселерометр в телефоне – что это такое?

Многие пользователи считают, что это одно и тоже, хотя речь идет о двух разных приспособлениях, выполняющих совершенно отличающиеся функции.

Практически все смартфоны имеют встроенный акселерометр (конечно, если у Вас не старенький Nokia 7610). В данном случае рассматриваем девайсы, работающие под управлением Android | iOS | Windows Mobile.

Название датчика происходит от английского слова «Acceleration» — ускорение. Собственно, сенсор и нужен для правильного измерения данного показателя. Но зачем? Это необходимо для измерения скорости перемещения телефона. Информация, снимаемая с этого прибора, также используется гироскопом, чтобы более точно вычислять положение устройства в 3D-пространстве. То есть, мы сейчас говорим о двух разных приспособлениях, которые тесно взаимодействуют между собой. Но принцип действия совершенно отличатся. Далее рассмотрим подробнее.

Для чего нужен датчик?

С его появлением смартфоны обзавелись дополнительным функционалом, без которого сейчас трудно представить свою жизнь:

Измерение точного количества пройденных шагов. Крайне полезная фишка для тех, кто ведет здоровый образ жизни, пользуется фитнес-трекерами;
Автоматический поворот изображения на экране. Ну здесь нет смысла объяснять. Без акселерометра пришлось бы постоянно тыкать пальцем в программную кнопку;
Упрощение игрового процесса (работает не повсеместно, а лишь в приложениях, которые поддерживают этот режим). Можно наклонять смарт вправо-влево в гоночных симуляторах для управления авто;

Встряхивание и прочие жесты для быстрого доступа к некоторым возможностям гаджета. К примеру, реально переключать треки в музыкальном проигрывателе, принимать/сбрасывать вызов и т.д. Вот у меня на Xiaomi можно перевернуть телефон дисплеем вниз и таким образом перевести звонок в беззвучный режим;
Предоставление более точной информации для программ с геолокацией (Карты Google, Яндекс Навигатор).

Перечислять можно долго. Что за датчик разобрались, теперь давайте перейдем к теории и умным словам, дабы понять принцип.

Полезный контент:

Как работает акселерометр?

Первые вариации приспособления были технически сложными и относительно габаритными, неприспособленными для интеграции в компактные девайсы. Но и назначение у них было иное.

Сейчас же конструкция стала более компактной, помещающейся в одном чипе. Внутри него располагается нечто подобное:

Задайте себе вопрос: как часто Вы пользуетесь современными и оборудованными смартфонами? Частенько, не так ли? А как часто Вы задумывались о том, какие комплектующие помогают Вам активно пользоваться им? Их ведь очень много в самом смартфоне.

Вообще удивительная система, ведь работает она за счёт отличной скорости всех комплектующих сразу. Сегодня, в этой статье, мы разберём такую вещь, как акселерометр и для чего он нужен. Интересная вещь, о которой должен знать каждый пользователь. Давайте же приступим.

Что такое акселерометр

Итак, уважаемые пользователи. Вы ведь не раз слышали такое слово, как акселерометр, не правда? Верно, хотя бы раз в жизни, но слышали. А как часто Вы интересовались что это? Давайте попробуем разобраться в этом. Как часто Вы играете в игры? Думаю, довольно часто.

Они могут быть такими, чтобы делать простое касание экрана, а могут быть и такими, которые позволяют наклонять телефон

в нужном направлении и получать результат. Как пример можно привести гонки, где каждый наклон считается как поворот руля. Это и есть акселерометр. А теперь объясним это с научной точки зрения.

Акселерометр — это возможность телефона менять направление при помощи наклона и при этом получать определённый результат. Давайте поблагодарим разработчиков за столь прекрасную вещь. Вы же играете в игры, а он Вам помогает в некоторых из них.

Не играете и думаете, что он Вам не нужен? Тоже не верно. Напомним о такой вещи, как «Автоповорот экрана» . Им то Вы точно пользовались хоть разок в жизни. Мы считаем, что Вы даже не догадываетесь, что работает он за счёт акселерометра. Да, именно за счёт него.

Он помогает определить положение телефона ссылаясь на поверхность земли. Существуют две оси, это Х и Y. И одна, и другая ось позволяет определять положение телефона относительно земле. Вот так и получается, что даже в этом случае акселерометр нужен.

Не верите, что только в этом польза? Вспомните то, что Вы можете встряхивать телефон при каждом использовании. Он будет жужжать, что также является акселерометром. Представьте, что будет, если он сломается. Вы не сможете пользоваться своим смартфоном на все сто и будете постоянно оставаться недовольными.

Ещё одна наиболее раздражающая вещь — просмотр видео . Частенько так бывает, особенно на смартфонах с маленькими экранами, что просматривая видео Вы ничего не видите. Это действительно так, ве

Акселерометр в смартфоне: что это и зачем нужно? Акселерометр в телефоне

Что же такое МЭМС (MEMS)? Под этой аббревиатурой скрывается название «микроэлектромеханические системы» (Microelectromechanical systems). Они представляют собой миниатюрные устройства, содержащие микроэлектронные и микромеханические компоненты. Само название МЭМС, скажем прямо, совсем не на слуху у пользователей. Однако каждый день мы пользуемся множеством девайсов, основанных на базе этих решений. Самым простым примером микроэлектромеханической системы может служить акселерометр, который используется во всех современных смартфонах, игровых консолях и жестких дисках. Однако существует множество других систем, применение которых отнюдь не ограничивается потребительской электроникой. Решения на основе МЭМС находят применение в автомобильной промышленности, военной отрасли, а также медицине.

История и архитектура

Для начала немного истории. По большому счету, началом развития МЭМС можно считать 1954 год. Именно тогда был открыт пьезорезистивный эффект кремния и германия, который лег в основу первых датчиков давления и ускорения. Через 20 лет — в 1974 году — компанией National Semiconductor впервые было налажено массовое производство датчиков давления. А в 1990-х годах рынок микроэлектромеханических систем значительно вырос благодаря началу использования различных миниатюрных сенсоров в автомобильной электронике.

MEMS-системы получили приставку «микро-» из-за своих размеров. Составные части таких устройств имеют размеры от 1 до 100 мкм, а размеры готовых систем варьируются от 20 мкм до 1 мм.

MEMS-сенсор

В плане архитектуры МЭМС-устройство состоит из нескольких взаимодействующих механических компонентов и микропроцессора, который обрабатывает данные, получаемые от этих компонентов. Какого-то стандарта для механических элементов нет: по своему типу они могут сильно различаться в зависимости от назначения конкретного устройства.

В качестве материалов для производства МЭМС могут использоваться как и традиционный кремний, так и другие материалы: например, полимеры, металлы и керамика. Чаще всего механические системы изготавливаются из кремния. Его основные преимущества заключаются в физических свойствах. Так, кремний очень надежен — он может работать в течение триллионов циклов операций и при этом не разрушаться. Что касается полимеров, то этот материал хорош тем, что его можно производить в больших количествах и, что самое важное, с множеством различных характеристик под конкретные задачи. Ну а металлы (золото, медь, алюминий), в свою очередь, обеспечивают высокие показатели надежности, хоть и уступают по качеству своих физических свойств кремнию.

Стоит отдельно упомянуть и о таких материалах, как нитриды кремния, алюминия и титана. Благодаря своим свойствам они широко используются в микроэлектромеханических системах с пьезоэлектрической архитектурой.

Что касается технологий производства МЭМС, то здесь используется несколько основных подходов. Это объемная микрообработка, поверхностная микрообработка, технология LIGA (Litographie, Galvanoformung и Abformung — литография, гальваностегия, формовка) и глубокое реактивное ионное травление. Объемная обработка считается самым бюджетным способом производства МЭМС. Ее суть заключается в том, что из кремниевой пластины путем химического травления удаляются ненужные участки материала, в результате чего на пластине остаются только необходимые механизмы.

Результат, полученный с помощью объемной обработки

Глубокое реактивное ионное травление почти полностью повторяет процесс объемной микрообработки, за исключением того, что для создания механизмов используется плазменное травление вместо химического. Полной противоположностью этим двум процессам является процесс поверхностной микрообработки, при котором необходимые механизмы «выращиваются» на кремниевой пластине путем последовательного нанесения тонких пленок. И, наконец, технология LIGA использует методы рентгенолитографии и позволяет создавать механизмы, высота которых значительно превышает ширину.

В целом, все МЭМС можно разделить на две большие категории: сенсоры и актуаторы. Различаются они принципом своей работы. Если задача сенсора состоит в преобразовании физических воздействий в электрические сигналы, то актуатор выполняет прямо противоположную работу, переводя сигнал в какие-либо действия. Тот же акселерометр является сенсором, а в качестве примера устройства, использующего актуаторы, можно привести DLP-проектор (Digital Light Processing).

DLP-проектор BenQ использует актуаторы

Ну а теперь мы поговорим о каждом устройстве в отдельности.

Акселерометры

Самым распространенным МЭМС-устройством является акселерометр. Как уже говорилось выше, сфера его использования чрезвычайно обширна. Она охватывает мобильные телефоны, ноутбуки, игровые приставки, а также более серьезные устройства, такие как автомобили. Само предназначение акселерометра заключается в измерении кажущегося ускорения. В случае с мобильными телефонами он используется для многих целей. Например, для смены ориентации экрана. Или же выполнения каких-либо функций при «встряхивании» устройства. Кроме этого, не стоит забывать и об играх — они, пожалуй, составляют основную сферу применения акселерометров. Нынче уже сложно представить «продвинутую» игрушку, в которой не было бы реализовано управление посредством наклона телефо

что это такое и как им определять наклон тела

Термин «акселерометр» произошел от латинского accelero, что в переводе означает «ускоряю». Акселерометр – это прибор, с помощью которого измеряется кажущееся ускорение. Другими словами, он призван помочь программному обеспечению смартфона определить положение, а также расстояние перемещения мобильного устройства в пространстве.

Часто этот датчик путают с гироскопом. Однако, это разные датчики, хотя взаимодополняют друг друга, и даже могут выполнять одни и те же функции. Их отличие заключается в принципе работы, а также в эффективности выполнении конкретных задач. Могут использоваться совместно, для достижения наиболее точных результатов.

Датчик значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.

Автоматическая смена ориентации экрана при повороте девайса.
Управление игровым процессом при помощи наклонов.
Реагирование устройства на определенные жесты, и выполнение соответствующих действий (смена музыкального трека, отключение будильника или отклонение звонка). Примеры жестов: постукивание по корпусу или его встряхивание, переворот смартфона экраном вниз.
Определение и визуальная демонстрация изменений положения человека в пространстве через навигационные приложения (Google Карты и др.).
Возможность отслеживания физической активности. Классический пример – подсчет пройденной дистанции при помощи шагометра.

Как работает акселерометр, принцип его строения

На картинке ниже изображена схематическая конструкция самого простого акселерометра.

Он состоит из инертной массы (в данном примере ее роль выполняет грузик), который прикреплен к подвижному, упругому элементу (например, к пружине). Пружина, в свою очередь, фиксируется на неподвижной детали. Для подавления колебаний грузика используется демпфер. Когда происходит встряска, наклон или поворот объекта, в который встроен акселерометр, инертная масса реагирует на силу инерции. С увеличением интенсивности и силы наклона, поворота или сотрясения увеличивается радиус деформации пружины.

Затем грузик принимает свою прежнюю позицию, благодаря пружине. Специальный датчик фиксирует уровень смещения инертной массы от ее положения в состоянии «покоя». Затем эти данные преобразуются в электрический сигнал, и передаются на обработку электроникой, и программным обеспечением. Благодаря полученным данным программа может «вычислить» изменения в физических изменениях расположения объекта.

Еще есть такое понятие, как ось чувствительности прибора. Если ось только одна, датчик сможет передать данные об изменении положения объекта в пространстве только в пределах чувствительности оси. Чтобы увеличить чувствительность датчика, и получить точные данные о силе и направлении наклона объекта, необходимо две, а еще лучше три оси. Объединив в один прибор сразу три оси, можно вычислить положение объекта в трехмерном пространстве.

Акселерометр в смартфонах

По техническим и иным причинам описанная выше конструкция датчика неприменима в мобильных устройствах. Она заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

Принцип действия чипа схож с классическим датчиком: инертная масса меняет свою позицию во время ускорения. Благодаря этому смартфон и получает данные о положении в пространстве. Но между классическими приборами и чипами существует огромная разница не только в конструкции, но и в методе производства.

Изготовление подобных датчиков – полностью автоматизированный процесс. Чтобы получить рабочий экземпляр, используется химическая реакция между силиконом и другими элементами. Процесс требует высочайшей точности в расчетах и пропорциях. Вручную, при помощи физического воздействия на материалы сделать это фактически невозможно.

Вывод

Акселерометр в мобильном устройстве, представляющий собой лишь крохотный чип, имеет существенное влияние на взаимодействие между человеком и смартфоном. С его помощью управление аппаратом переходит на новый, более комфортный уровень. А игры и приложения получают множество дополнительных возможностей, которые можно реализовать при помощи акселерометра.

Акселерометр — это прибор, позволяющий измерять ускорение тела под действием внешних сил. Схематически, этот прибор можно изобразить в виде массивного тела, которое способно передвигаться вдоль некоторой оси и соединено с корпусом пружинами. Смещение тела относительно центра оси можно измерить с помощью механической стрелки, как показано на рисунке.

В состоянии покоя тело находится на равном удалении от стенок прибора и стрелка указывает на середину шкалы. Если весь прибор толкнуть вправо (кадр B), то груз сместится по оси влево до момента, когда сила растянутой пружины уравновесит внешнюю силу. В этот момент, стрелка повернется и укажет на некоторое значение на шкале. Чем больше внешняя сила, тем дальше смещается груз, тем большее значение показывает стрелка. Когда сила перестанет действовать на тело, груз вернется на прежнее пол

Акселерометр в телефоне — что это? Датчик акселерометра в телефоне

Современные технологии позволяют человеку в значительной степени прочувствовать превосходство настоящего времени в материализовавшихся мечтах и предположениях прошлого, которые наиболее явно проявляются в столь привычных для нас сегодня устройствах, как мобильные телефоны.