Акселерометр

Акселерометр

Содержание

Наша организация продаёт Ксенон HID , биксенон, ксеноновые лампы, биксеноновые лампы и биксеноновые линзы на любой автомобиль не только в Харьков, но и во все другие города Киев, Днепр, Одесса … список можно продолжать долго.

Учитывая тот факт, что службы доставки, почтовые службы, работают практически в каждом населённом пункте, с уверенностью можно сказать, что ксенон смогут купить в абсолютно любой точке Украины.

Сервис предоставляемый службами доставки позволяет исключить, многим не удобный фактор предоплаты, теперь потенциальные заказчики имеют возможность оплатить ксенон на месте получения, т.е непосредственно на почте и сразу его получить.

Prolight .

Prolight является корейской разработкой, однако как правило выполнен в блоках стандартного размера. Этот ксенон бывает как 35 так и 55Ватным, а также может оснащаться встроенными «обманками», для исключения ошибок выдаваемых компьютером машины. Отзывы только положительные. Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов. Возможно работа как при 12 так и при 24 вольтах

Узнать цену

Prolight 55 ватт.

Prolight 55 Ватт, бывает как моно, так и биксеноном и имеет повышенную яркость свечения. Отзывы только положительные. Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Узнать цену

Prolight 24 вольта.

Prolight 24 вольта, бывает как моно, так и биксеноном. В варианте ‘биксенон’ в комплект входит специфическая биксеноновая проводка расчитанная на 24 вольта Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Всё, что нужно знать о датчиках в вашем смартфоне

Узнать цену

Mitsumi

Хоть и остался в сегменте ксенона среднего качества, за последнее время сильно прибавил в качестве. В блоках ещё годичной давности имело место явление «дрожание» света при розжиге с последующим притуханием яркости света. Сейчас от этого полностью избавились. Розжиг абсолютно нормальный, какое либо уменьшение яркости после розжига отсутствует. Данный ксенон бывает как 35 так и 55 Ватным. Гарантия 6 месяцев. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Узнать цену

Биксеноновые линзы

Биксеноновые линзы способны работать как врежиме ближнего света так и в режиме дальнего света. В настоящее время выпускаются в двух основных размерах 2.5 и 3 дюйма. Устанавливаются линзы в один из стандартных цоколей H1, H7, H4. Линзы G5 имеют размер 2.5 дюйма и вних вставляется лампа с цоколем H1. Линзы Q5 имеют размер 3 дюйма и вних вставляется лампа с цоколем D2S. Гарантия 1 год.

Узнать цену

Светодиодные лампы в головной свет

Светодиодные лампы предназначены для заводских ламп, и являются альтернативой ксенону. Светодиоды с цоколем H1, Светодиоды с цоколем H7, Светодиоды с цоколем H4. Светодиоды бывают разной мощности и могут устанавливаться на грузовые автмомбили, а также отличаются по виду охлаждения. Гарантия 1 год.

Узнать цену

Парктроник, парковочный радар

Комплект парктроника состоит из датчиков, их количество бывает 2, 4, 6 и 8. Диодного дисплея и блока управления. Работа парковочного радара основана на простом принципе отражения ультразвукового сигнала от препятствия. Вычислительное устройство измеряет скорость возвращения сигнала и выводит на дисплей расстояние до него в метрах.

Узнать цену



Создать квадрокоптер как платформу для летающего робота я планирую уже очень давно. Первые расчеты и заказ деталей я сделал год еще назад. Однако, делать «просто коптер» чтобы полетать, управляя с пультом или даже в FPV режиме конечной задачей не является. Поэтому коптер должен быть максимально гибким и как можно менее дорогим.
По отдельности все детали для коптера есть, но их сопряжение — дело простое только в теории. Нужно быть и программистом и инженером и моделистом — вертолетчиком. Поэтому процесс движется довольно небыстро. А летать хочется 🙂 Ничто так не расхолаживает и не демотивирует как отсутствие видимых результатов, особенно когда прогресс-то вроде есть, но не наглядный. Да и экспериментировать сразу на большом квадракоптере дорого и опасно.
Поэтому я решил собрать для экспериментов миникоптер. Как всегда — задача сделать недорого, просто и гибко.
Мой результат — готовый коптер за 1 день (на сборку и запуск) и $120 (стоимость квадрокоптера включая доставку). А с аппаратурой — $145.

Кому как, а для меня основной преградой в коптеростроении всегда была дороговизна проверенных наборов деталей (kit), которые можно купить в одном месте и поэкспериментировать. Ведь собрав коптер, просто так летать надоест очень быстро, если, конечно, вы не авиамоделист, для которого это лишь еще одна забавная моделька. Самое интересное — добавить коптеру немного (или много, зависит от умений и изобретательности) самостоятельности. Но пока поднимешь коптер в воздух потратишь столько сил, что на самое интересное запал уже начинает угасать. Да и пока отладишь программу управления — разоришься, ведь каждая ошибка — это почти наверняка падение, а самое дешевое падение — это сломанные пропеллеры.
Сейчас покажу, как это преодолеть.

Заказываем детали

На самом деле основной бюджет коптера еще меньше, всего около $100 включая доставку.
Итак, обязательные запчасти:

Рама с моторами 445 мм $28,95
Плата управления (аналог KKmulticopter, но от HK) $14,95
ESC (регуляторы хода) $5,96 х 4
Пропеллеры прямого и обратного вращения $1,34 + $1,94
Резиновые кольца для крепления пропеллеров $1,4
Пропсейверы Prop Saver w/ Band 4mm (10pcs) $3,99
Аккумулятор на 1300мАч $5,96

Вот и весь джентльменский набор.

Но нам понадобится и кое-что дополнительно. Возможно, у вас что-то из этого имеется, поэтому заказывайте то, чего не хватает:

Радиоаппаратура у меня Turnigy 9x, которую я доработал для использования с LiIon аккумулятором и впаял разъем для обновления прошивки аппаратуры (я пользуюсь прошивкой er9x), но ее сейчас очень долго ждать из-за ее популярности, поэтому и не стал ее рекомендовать. Вообще, берите любую, какая есть в наличии и которая вам нравится с количеством каналов от 4. У меня Mode2 (ручка газа слева), но это не принципиально. Если возьмете 6-канальную Hobby King 2.4Ghz 6Ch Tx & Rx V2, не забудьте к ней шнурок для программирования, т.к. на ней самой никаких настроек не сделать, даже реверсировать каналы. Настраивается только с ПК.

Я покупал на HobbyKing только потому, что абсолютно все, что нам понадобится можно заказать там, но вы можете брать на rctimer.com или в любом другом месте. Если будете брать на HK, заказывайте сразу внизу нужные combo детали — так будет дешевле, чем набирать их по отдельности.
ЗИП:
Нам понадобятся еще винтики М2х10 или М3х10 (их проще достать в магазине, но придется чуть-чуть рассверлить отверстия в креплении моторов, это несложно).
Аккумуляторов берите по возможности хотя бы пару. Если нет зарядки для LiPo аккумуляторов, тоже
берите, это разовое вложение, пригодится.
Пропеллеров берите побольше. Не смотрите, что их по 5 штук в пакете. Я в первый день сломал 4 штуки, пока настраивал и обнаружил глюк в прошивке. 🙂 Это расходный материал, особенно в тесной комнате как у меня.
Запасные моторы тоже, наверное не помешают, но это позднее, сразу вы их вряд ли сломаете.
Понадобится также паяльник, немного припоя и флюса, термоусадочная трубка диаметром 2 и 5 мм или изолента, резинка для денег или от трусов для крепления аккумулятора 🙂
Как только определились что у нас есть, а что заказываем и в каком количестве, заказываем и спокойно ждем недельки три (ну это как повезет с почтой).

Собираем наш квадрик

Собирается весь квадрокоптер за 1 выходной. На самом деле даже быстрее. Я потратил около 6 часов в сумме, работая не торопясь.
Сначала собираем раму. Приходит она вот в таком виде (мелкие детали на фото отсутствуют, они в пакете)

Боковинки каждого луча склеиваем с помощью ПВА-М или суперклея (ПВА-М дает прочные эластичные швы, но собирать раму лучше вечерком, чтобы до утра оставить клей высохнуть как следует). Собираем все лучи и приклеиваем к нижней центральной пластине. Верхнюю пока отложите в сторону. Ножки лучей склеиваются из двух одинаковых половинок. Поскольку в луче всего 5 деталей (2 стенки и три распорки :), думаю, что сложности в сборке не составит.
Откладываем раму сохнуть до утра. А с утра достаем паяльник, термоусадку, провода и садимся паять.
Сначала продеваем провода всех 4х ESC в лучи вот таким макаром:

Затем берем толстый провод, отрезаем по 2 куска красного и черного цветов длиной сантиметров по 5-7. Зачищаем с концов по 5 мм и в середине примерно 5-7 мм. Куски спаиваем зачищенными серединами крест-накрест. Получится два креста — черного и красного цветов. Концы пока просто залудить.
Затем к красному перекрестию припаиваем красные концы от всех четырех ESC, не забыв надеть кусочки термоусадочной трубки по 1.5-2 см. То же самое проделываем с черной крестовиной. Размещаем все это в центре квадрокоптера.
Отрезаем еще по 1 куску толстого провода и припаиваем их к перекрестьям, концы выводим в отверстие в днище коптера, а место спайки изолируем:

Проверьте все внимательно, чтобы не было непропаев и коротких замыканий. Припоя не жалейте, токи тут очень серьезные текут, поэтому площадь контакта нужна побольше.
Если все в порядке, можно смазать ПВА-М верхнюю крестовину коптера и приклеить ее, спрятав таким образом все силовые провода внутри. На хвостик из просунутых в отверстие днища проводов надеваем термоусадку и припаиваем коннектор XT60 в соответствии с обозначенной на нем полярностью (красный провод к +).
Теперь крепим моторы к раме парой винтов М3х10, подложив с обратной стороны шайбу. Просовывем в отверстие в раме провода от мотора, припаиваем их к ESC. Перед пайкой наденьте термоусадочные кембрики, но пока не усаживайте их, после проверки может понадобиться сменить направление вращения мотора, для этого нужно поменять местами любые два провода.
Выглядит в готовом виде это примерно так:

Ну вот, теперь можно проверить и настроить ESC и моторы.
Не надевая пропеллеры, подключаем к ресиверу в 3й канал — это Throttle в стандартной 4х канальной схеме (или серво-тестеру, если имеется), затем включаем передатчик (предварительно нужно связать их- bind, эта операция описана в инструкции).

Сенсоры – устройства, которые делают телефон умным!

Подключаем аккумулятор к коннектору XT60. После писка от ESC плавно даем газ и проверяем, что мотор с ESC в порядке.
Повторяем процедуру для остальных моторов. Я бы заодно порекомендовал настроить тип батареи и скалибровать газ, но это можно и потом.
Проверяя моторы, обратите внимание на направление вращения. Нам нужно, чтобы два мотора напротив друг друга вращались в одну сторону, а соседние — в разные:

Поменять направление вращения мотора, напоминаю, можно поменяв местами любые 2 из трех проводов, которые идут к ESC. Можно сразу пронумеровать моторы по схеме соответственно направлению вращения и подписать карандашом на лучах.
Все вращается правильно и реагирует на ручку газа передатчика правильно? Замечательно, переходим к плате управления.
Она поставляется в мягком корпусе из пеноматериала. аккуратно ее извлекаем, переворачиваем и вставляем обратно, а мягкий корпус на двусторонний скотч или клей крепим на раму так, как указано на картинке выше, чтобы стрелка смотрела между лучами, на которых установленым моторы 1 и 2.
Сбоку к нему клеим на двусторонний скотч ресивер радиоаппаратуры (антенну крепим к одному из лучей):

Я наклеил стрелку на корпус, чтобы было легче ориентироваться на земле где у коптера перед.
Теперь подключаем мозги — скорее всего 2-3 из 4 ESC не достанут до платы управления, тут то и пригодятся servo extension кабели. Но их можно сделать самим. Нужна 3пиновая вилка из обычный PLS гребенки с шагом 2.54 ммм и половинка кабеля для соединения ресивера и платы управления (нам нужен Female коннектор).
Подключаем моторы соответственно нумерации в разъемы M1-М4

Сигнальный провод к центру платы, землю к краю (на предыдущей фото все видно).
Теперь подключаем ресивер. По умолчанию 4-х канальная настройка такая:
1 — Aileron (элероны, ROLL)
2 — Elevator (тангаж, PITCH)
3 — Throttle (газ)
4 — Rudder (руль направления, рыскание, YAW)
Вот и подключаем по порядку каналы к плате, на ней подписано соответственно AIL, ELE, THR, RUDD.
Только не 4 проводами, а проще: первый подключаем как положено — черный провод (земля) к краю платы, сигнальный внутрь, а остальные три канала подключаем одним проводом, нас интересует только сигнальный провод:

Все, осталось прикрепить батарею и коптер собран. Тут и настал черед резинки 🙂

Батарею при взвешивании просто положил сверху.

Осталось прошить плату управления и настроить коптер.
Для прошивки используем AVR ISP программатор. Подключение такое:

Т.к. плата является клоном Kaptein Kuk quadrokopter, можно воспользоваться их софтинкой (KKmulticopter Flash) для прошивки.
У меня стабильно заработала прошивка XXcontrol_KR_XCopter v2.5. Ее можно прошить с помощью avrdude:
avrdude -c usbasp -p m168p -U flash:w:XXcontrol_KR_XCopter_v2_5.hex:a
или выбрать в программульке для прошивки, она скачает сама.

v4.7 от Kaptein Kuk у меня заработала некорректно, поэтому не советую ее.

Отключаем от программатора, выполняем настройку по инструкции (пункты 1, 2, 4 и 8, остальное по желанию).
Все, полетели 🙂
Взлетать советую медленно и очень осторожно. Сначала поставьте коптер стрелкой от себя, нужно попробовать приподнять коптер газом, если наклоняется или вращается, триммируем его, чтобы он взлетал без перекоса (попробуйте покачать аккуратно стиками элеронов и тангажа, буквально касаясь их, пока он еще на земле, чтобы убедиться, что все каналы работают правильно, если нет, инвертируйте нужные, у меня это был канал Elevator). Затем если он покачивается стиками правильно, чуть-чуть добавьте газа, чтобы взлетел на пару сантиметров, и опускайте обратно. Ну и дальше учимся летать 🙂 (Я пока определил что к чему, сломал 2 пропеллера об стену — глюк прошивки v4.7, а потом еще в процессе настройки коэффициентов усиления гироскопов сломал еще пару — коптер раскачивался и задел диван, дома тесно, поэтому дома больше не летаю). Если не уверены или страшно — наденьте защитные очки и оденьтесь, пропеллеры бьют ощутимо, мне не попадало по рукам, но они острые и вращаются очень быстро!
Как освоите эту платформу, можно ставить свой контроллер или писать свою прошивку, добавлять акселерометры, барометр, компас, сонар, GPS, телеметрию, LPS лазер и делать из платформы робота. Но сначала получаем удовольствие, от винта, мы взлетели!
Удачных вам полетов!

Наша организация продаёт Ксенон HID , биксенон, ксеноновые лампы, биксеноновые лампы и биксеноновые линзы на любой автомобиль не только в Харьков, но и во все другие города Киев, Днепр, Одесса … список можно продолжать долго.

Учитывая тот факт, что службы доставки, почтовые службы, работают практически в каждом населённом пункте, с уверенностью можно сказать, что ксенон смогут купить в абсолютно любой точке Украины.

Сервис предоставляемый службами доставки позволяет исключить, многим не удобный фактор предоплаты, теперь потенциальные заказчики имеют возможность оплатить ксенон на месте получения, т.е непосредственно на почте и сразу его получить.

Prolight .

Prolight является корейской разработкой, однако как правило выполнен в блоках стандартного размера. Этот ксенон бывает как 35 так и 55Ватным, а также может оснащаться встроенными «обманками», для исключения ошибок выдаваемых компьютером машины. Отзывы только положительные. Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов. Возможно работа как при 12 так и при 24 вольтах

Узнать цену

Prolight 55 ватт.

Prolight 55 Ватт, бывает как моно, так и биксеноном и имеет повышенную яркость свечения. Отзывы только положительные. Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Какие датчики устанавливают в смартфоны и зачем они нужны

Узнать цену

Prolight 24 вольта.

Prolight 24 вольта, бывает как моно, так и биксеноном. В варианте ‘биксенон’ в комплект входит специфическая биксеноновая проводка расчитанная на 24 вольта Гарантия 1 год. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Узнать цену

Mitsumi

Хоть и остался в сегменте ксенона среднего качества, за последнее время сильно прибавил в качестве. В блоках ещё годичной давности имело место явление «дрожание» света при розжиге с последующим притуханием яркости света. Сейчас от этого полностью избавились. Розжиг абсолютно нормальный, какое либо уменьшение яркости после розжига отсутствует. Данный ксенон бывает как 35 так и 55 Ватным. Гарантия 6 месяцев. По цвету свечения ламп бывает 4300, 5000, 6000, 8000 Кельвинов.

Узнать цену

Биксеноновые линзы

Биксеноновые линзы способны работать как врежиме ближнего света так и в режиме дальнего света. В настоящее время выпускаются в двух основных размерах 2.5 и 3 дюйма. Устанавливаются линзы в один из стандартных цоколей H1, H7, H4. Линзы G5 имеют размер 2.5 дюйма и вних вставляется лампа с цоколем H1. Линзы Q5 имеют размер 3 дюйма и вних вставляется лампа с цоколем D2S. Гарантия 1 год.

Узнать цену

Светодиодные лампы в головной свет

Светодиодные лампы предназначены для заводских ламп, и являются альтернативой ксенону. Светодиоды с цоколем H1, Светодиоды с цоколем H7, Светодиоды с цоколем H4. Светодиоды бывают разной мощности и могут устанавливаться на грузовые автмомбили, а также отличаются по виду охлаждения. Гарантия 1 год.

Узнать цену

Парктроник, парковочный радар

Комплект парктроника состоит из датчиков, их количество бывает 2, 4, 6 и 8. Диодного дисплея и блока управления. Работа парковочного радара основана на простом принципе отражения ультразвукового сигнала от препятствия. Вычислительное устройство измеряет скорость возвращения сигнала и выводит на дисплей расстояние до него в метрах.

Узнать цену



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 положение и прибор покажет на нулевое значение шкалы.

1. Электронный МЭМС-акселерометр

Разумеется, внешний вид современного акселерометра отличается от этой простой модели с пружинками, но не сильно. Как и прежде, для измерения ускорения нам требуется какое-то массивное тело, которое будет скользить по направляющей и удерживаться в нейтральном положении пружинками. При этом, всё это должно быть очень миниатюрным, чтобы поместиться в тот же смартфон.

На помощь приходит технология МЭМС (микроэлектромеханические системы). С помощью МЭМС удаётся выращивать механический акселерометр на кремниевой подложке таким же методом, которым создаются и обычные микросхемы.

Так выглядит МЭМС акселерометр на снимке, полученном при помощи микроскопа. Схема работы такого прибора представлена ниже.

Чтобы измерить смещение массивного тела вдоль оси прибора здесь применяется дифференциальный конденсатор. В состоянии покоя, расстояния между центральным электродом и двумя обкладками конденсатора (выделены оранжевым цветом) равны. При воздействии силы эти расстояния меняются, что в дальнейшем фиксируется специальной аналоговой измерительной системой.

Современные акселерометры имеют в своем составе сразу три измерительные оси, направленные перпендикулярно друг к другу. Это позволяет измерять ускорение тела в любом направлении.

2.

Акселерометр

Измерение углов наклона с помощью акселерометра

Все современные смартфоны умеют определять угол своего наклона относительно горизонта. Эта функция используется для автоматического поворота экрана, а также в различных играх, где управление происходит при помощи наклона. И всё это благодаря акселерометру. Но как устройство, определяющее ускорение, может помочь вычислить угол наклона?

Дело в том, что на акселерометр, как и на все тела на этой планете, действует сила гравитации. Эта сила придаёт телам ускорение когда они падают на землю. Повернем акселерометр так, чтобы его ось оказалась в вертикальном положении. В таких условиях груз сместится вниз, растянув при этом верхнюю пружину и сжав нижнюю. В этот момент акселерометр зафиксирует величину ускорения свободного падения 9.8 м/с².

Попробуем использовать этот факт для вычисления угла наклона акселерометра относительно горизонта. Изобразим на схеме тело, на котором закреплен трёхосевой акселерометр. Обозначим эти три оси как: Xт, Yт и Zт.

Затем повернём тело на угол a вокруг оси Xт относительно системы координат мира X, Y и Z. Предполагается, что ось мира Z направлена вдоль вектора силы гравитации (вверх), а оси X и Y вдоль горизонта. Мы смотрим на всю эту систему сбоку, так что оси мира X и тела Xт смотрят на нас, и мы их не видим.

В таком положении акселерометр, находящийся внутри тела зафиксирует проекции силы гравитации на все три оси: Gxт,Gyт,Gzт. При этом проекция Gxт на ось Xт будет равна нулю, так как эта ось расположена вдоль горизонта. Проекции Gyт (зеленый отрезок) и Gzт можно выразить с помощью теоремы о прямоугольном треугольнике:

Gyт = G * cos(b) Gzт = G * sin(b)

Таким образом, зная G и одну из проекций Gyт или Gzт можно вычислить угол b отклонения акселерометра от вектора гравитации Z (от вертикальной оси):

cos(b) = Gyт/G b = arccos(Gyт/G)

Делая такие вычисления, важно учитывать, что G и Gyт должны измеряться в одинаковых единицах. Например, если мы преобразуем показания акселерометра к единицам гравитации (другими словами G = 1 земная гравитация), то выражение для угла b примет вид:

b = arccos(Gyт/1) = arccos(Gyт)

И напоследок, вычислим искомый угол a наклона тела относительно горизонта:

a = 90 — b = 90 — arccos(Gyт)

Помним, что Gyт это число, которое возвращает нам акселерометр.

Итак, мы выяснили, что одного лишь акселерометра вполне достаточно, чтобы вычислить угол наклона тела относительно горизонта. В следующем уроке мы рассмотрим конкретный пример работы с датчиком MPU6050 на Ардуино.

Однако, следует учитывать, что вычисление углов с помощью акселерометра возможно только тогда, когда прибор находится в состоянии покоя. Ведь если на прибор во время измерения подействует любая другая сила, акселерометр непременно её зафиксирует и тем самым внесет ошибку в расчеты.

Частично снять это вредное воздействие внешних сил можно с помощью фильтра низких частот, о котором мы уже рассказывали. Можно пойти вообще по другому пути использовать не акселерометр, а гироскоп. С помощью него тоже можно вычислять углы наклона. А самый правильный способ  объединить вместе показания разных датчиков, о чем можно узнать в статье про комплементарный фильтр.

Изменено:

Принцип действия и устройство акселерометра

Принцип действия и устройство датчика измерения ускорения рассмотрим на примере пружинного акселерометра, в качестве чувствительного элемента которого применяется инерционная масса.

Принцип действия пружинного акселерометра с инерционным чувствительных элементов основан на использовании инерционных сил или моментов, возникающих при движении тела определенной массы с ускорением. Зависимость инерционной силы F, действующей на тело, масса которой равна m при наличии ускоренияa, как известно, определяют по второму закону Ньютона:

F = m·a

Датчики с инерционными чувствительными элементами применяют также для измерения вибрации, угловой скорости вращения и т.д.

Устройство акселерометра.

Чувствительным элементом акселерометра служит инерционная масса 1, подвешенная на двух пружинах 2, прикрепленных в точках А и В к корпусу 3, жестко связанному с движущимся объектом.

Линия АВ является осью чувствительности акселерометра. Она параллельна той оси движущегося объекта, по которой нужно измерить ускорение х.

При отсутствии ускорений натяжение пружин одинаково и масса располагается в среднем (нейтральном) положении. Если объект движется с постоянным линейным ускорением х, то масса перемещается на некоторую величину, при которой инерционная сила Рин, возникающая вследствие ускоренного движения массы в абсолютном пространстве, уравновешивается силой Рупр упругости пружин.

Для успокоения колебаний инерционной массы в переходном режиме служит демпфер 4, создающий силу, пропорциональную скорости перемещения массы относительно корпуса 3. Применяют магнитоиндукционные, жидкостные или воздушные демпферы.

Требования к акселерометрам в отношении точности измерения определяются областью применения. Так, погрешности акселерометров в инерциальных системах не должны превышать 0,001%.Акселерометры, используемые в системах управления, имеют погрешности на два-три порядка выше. Погрешности акселерометров, применяемых в качестве визуальных приборов, составляют 1÷3%.

Еще одной областью применения акселерометров является их применение в качестве датчиков измерения перегрузки, действующей на самолет в определенном направлении.

Перегрузкой называется отношение поверхностной силы F, действующей в направлении какой-либо оси самолета, к силе веса G.К поверхностным силам относятся подъемная сила, сила сопротивления и сила тяги. Различают перегрузку нормальную (поперечную), равную отношению подъемной силы к силе веса, продольную и боковую.

Перегрузка – величина безразмерная.

Что такое G-сенсор

Иногда говорят, что перегрузка равна, например, 5g. Это означает, что в данном направлении на летательный аппарат и находящихся в нем членов экипажа действует сила, в пять раз превышающая силу веса. Исходя из определения понятия перегрузки, следует говорить о перегрузке, равной 5, а не 5g.

Наибольшее значение для пилотирования ВС играет вертикальная перегрузка.

Сигналы акселерометров используются также в инерциальных навигационных системах для вычисления скоростей и координат, в системах управления полетом и двигателями, а также для индикации текущего и критического значений перегрузки.

Акселерометры, применяемые в системах управления, ориентируются своими осями чувствительности по главным осям лета тельного аппарата. Такие акселерометры измеряют составляющие вектора ускорения по этим осям, а для получения полного вектора необходимо иметь три акселерометра.

В инерциальных системах навигации оси чувствительности акселерометров ориентируются по осям навигационной системы координат, обычно связанной с Землей. В качестве навигационной системы координат может быть взята, например, географическая система, одна из осей которой направлена по меридиану, а вторая ось перпендикулярна к первой в горизонтальной плоскости. При этом два акселерометра с взаимно перпендикулярными осями, расположенными в горизонтальной плоскости, измеряют горизонтальные составляющие вектора ускорения, а один акселерометр, ось чувствительности которого направлена по вертикали, измеряет вертикальное ускорение.

Основными элементами акселерометров являются подвесы инерционных масс (чувствительных элементов), датчики сигналов перемещения массы, моментные (силовые) устройства, обеспечивающие ввод сигналов обратной связи, усилители сигналов и корректирующие устройства (демпферы).

Для того чтобы акселерометр реагировал только на ту составляющую ускорения, для измерения которой он предназначен, его инерционная масса должна иметь специальный подвес, удовлетворяющий следующим требованиям:

— минимальное трение в осях подвеса;

— отсутствие перекрестных связей между измерительными осями;

— обеспечение линейной зависимости между отклонениями инерционной массы и измеряемым ускорением.

Подвесы на простых опорах создают значительное трение, которое снижает чувствительность акселерометра. Для уменьшения трения чувствительный элемент укрепляют на рычаге или помещают в жидкость с удельным весом, равным удельному весу чувствительного элемента.

Перспективными являются электромагнитные и криогенные подвесы.

Для преобразования перемещений в электрические сигналы в акселерометрах применяются потенциометрические, индуктивные, емкостные, фотоэлектрическиеиструнные преобразователи.

Основные требования к преобразователям следующие:

1) большая разрешающая способность;

2) линейная зависимость выхода от входа;

3) отсутствие реакции преобразователя на чувствительный элемент.

Этим требованиям не удовлетворяют потенциометрические датчики, поэтому в точных приборах они не применяются.

В качестве моментных (силовых) устройств в акселерометрах для ввода сигналов обратных связей применяются моментные двигатели (электродвигатели, работающие в заторможенном режиме) и электромагнитные устройства.

Для получения акселерометров с требуемыми частотными характеристиками в цепях обратной связи применяют корректирующие фильтры и специальные демпферы. В приборах с жидкостным подвесом для демпфирования используется вязкость самой жидкости.

В качестве примера рассмотрим однокомпонентный акселерометр.

На схеме рис. 11.2 сейсмическая масса 1 подвешена на направляющей 4. Для уменьшения трения о направляющую масса 1, помещенная в жидкость 3, имеет нейтральную плавучесть, что исключает сильное прижатие к направляющей. Сигналы в рассматриваемой схеме, пропорциональные перемещению сейсмической массы, измеряются индуктивным датчиком 6. После усиления в усилителе 5 сигнал поступает на электромагнитный (силовой) привод 7. Выходным сигналом акселерометра является падение напряжения и на сопротивлении R, включенном последовательно в цепь обмотки силового привода. Демпфирование в приборе получается за счет сопротивления при движении сейсмической массы в жидкости.

Рис. 11.2. Схема однокомпонентного акселерометра:

1 – инерционная масса; 2 – корпус; 3 –жидкость; 4 – направляющий стержень; 5 – усилитель; 6– индуктивный датчик перемещения; 7 – электромагнитный привод

В акселерометрах рассматриваемого типа можно получить высокую собственную частоту и малую зону нечувствительности. Последнее достигается уменьшением сил трения за счет взвешивания инерционной массы в жидкости. Для сохранения постоянства характеристик акселерометра необходимо поддерживать температуру жидкости постоянной, что достигается термостатированием.

Дата добавления: 2017-02-25; просмотров: 1057 | Нарушение авторских прав

[ad010]

Рекомендуемый контект:


Похожая информация:


Поиск на сайте:


Многие из современных мобильных гаджетов — смартфонов и планшетов — оснащены гироскопами и акселерометрами. Что это за аппаратные компоненты?

Что такое гироскоп?

Гироскоп, встраиваемый в мобильный гаджет, это небольшое устройство, способное определять собственный (а значит, и того девайса, на котором оно размещено) угол наклона относительно земной поверхности и передавать соответствующие координаты в то или иное приложение. Например — в игру, установленную на смартфоне либо планшете или иной вид ПО. Использование приложениями данных с гироскопа дает возможность пользователю эффективно управлять интерфейсом девайса или, например, игровыми персонажами.

Гироскопы — это девайсы, которые находят самое широкое применение не только в индустрии мобильных решений, но и в иных сегментах рынка электронных устройств, а также в автомобильной, аэрокосмической промышленности. Принцип их работы вне зависимости от сферы применения одинаковый — они используются для определения положения объекта относительно земной поверхности.

Что такое акселерометр?

Акселерометр в мобильном гаджете — это устройство, позволяющее измерять собственное (а значит, и того девайса, на котором оно размещено) ускорение.

Что такое G-сенсор в мобильном устройстве?

Даже если длина «разгона» составляет миллиметры. Как и гироскоп, акселерометр, инсталлированный на смартфоне или планшете, может передавать сведения об ускорении в игру или приложение. При этом соответствующий сигнал призван выполнять, в принципе, ту же функцию, что и в случае с задействованием гироскопа — он помогает программе, работающей на гаджете, определить свое положение относительно земной поверхности.

Вместе с тем у акселерометра есть одно важное преимущество — измерение ускорения позволяет устройству весьма точно вычислять расстояние, на которое оно перемещено в пространстве. Поэтому мобильный гаджет с акселерометром можно использовать, к примеру, как шагомер.

Способность акселерометра измерять ускорение исключительно полезна для работы систем защиты некоторых электронных устройств от последствий падения или неудачной «перепасовки» одним пользователем другому. Подобные системы могут устанавливаться на жестких дисках ноутбуков: если они обнаруживают, что винчестер куда-то летит, то временно блокируют его записывающую головку — самый хрупкий элемент. Если жесткий диск все же упадет, то сохранится шанс на то, что его кластеры останутся в целости.

Сравнение

Главное отличие гироскопа от акселерометра — в принципах работы данных аппаратных компонентов. Первый вычисляет свой угол наклона относительно земли, второй подсчитывает собственное ускорение — но, опять же, относительно земной поверхности. На практике обе функции могут в ряде случаев заменять друг друга или же удачно дополнять. Поэтому многие мобильные девайсы оснащаются как акселерометром, так и гироскопом.

Вместе с тем у акселерометра есть ряд возможностей, недоступных для гироскопа. В частности — формирование сигналов, позволяющих определить расстояние, пройденное пользователем мобильного устройства.

Определив то, в чем разница между гироскопом и акселерометром, зафиксируем ее ключевые критерии в таблице.

Таблица

Гироскоп Акселерометр
Что между ними общего?
Оба устройства позволяют определить их положение относительно земли, а также того гаджета, в котором они инсталлированы, и могут задействоваться в этих целях одновременно
В чем разница между ними?
Определяет собственный угол наклона относительно земли Определяет ускорение относительно земной поверхности
Не может использоваться в целях измерения длительности перемещения устройства Может применяться для измерения длительности перемещения устройства

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ya krevedko