29 enero 2010

Introducción a las aplicaciones de los acelerómetros

Sensores, sensores y más sensores. Sentimos aburrir a los que buscan otro tipo de artículos pero creemos que hay que seguir divulgando esta tecnología y sus aplicaciones industriales. Nuestra investigación sobre los usos de los sensores nos lleva sobre todo a prospectar las aplicaciones que los sensores pueden tener más allá de la fabricación de máquinas, y realmente estamos descubriendo aplicaciones que son apasionantes para los interesados en mejorar la productividad industrial. La investigación sobre sensores nos lleva hoy a hablar de los acelerómetros inalámbricos y sus aplicaciones, y por lo tanto estamos hablando de módulos dirigidos a medir la aceleración: Las aplicaciones de estos sensores son el análisis de vibraciones, la navegación inercial y la detección de ángulos/inclinaciones. Los acelerómetros actuales son realmente una forma efectiva en costes de hacer una gran variedad de medidas basadas en la aceleración. Los acelerómetros lineales proporcionan un voltaje de salida de alto nivel proporcional a la aceleración. La acción sensora del acelerómetro se describe por un voltaje de salida que viene determinado por la siguiente expresión:
Vout = Scale_Factor*Acceleration + Offset Voltage Donde los parámetros se definen de la siguiente forma:
  • Scale_Factor: La sensibilidad del sensor en voltios/G
  • Aceleración: La aceleración en G es a lo largo del eje sensible.
  • Voltaje de compensación: Voltaje de salida zero-G.
El eje sensible se debe a que la señal de aceleración es a menudo tridimensional y que el acelerómetro sólo responde al componente del eje de la aceleración al que es sensible. Hay varias fuentes fundamentales o modos de aceleración que es valioso listarlas. Un ejemplo de cada tipo viene en la siguiente lista:
  • Aceleración lineal – Un coche acelerando desde un punto de parada.
  • Aceleración rotacional – La aceleración de un péndulo cuando se balancea.
  • Aceleración centrífuga – La aceleración que causa un reloj colocado sobre una lavadora.
  • Aceleración gravitacional – La aceleración que cause que todos los objetos caigan a la tierra a igual velocidad.
Un acelerómetro puede servir para comprender los mecanismos de un sistema tomando diferentes medidas, como:
  • Aceleración, aceleración angular.
  • Velocidad.
  • Posición.
  • RPM o velocidad angular.
  • Frecuencia.
  • Ángulo.
  • Energía de impulso e impulso.
  • Fuerza.
Navigación inercial.
En sensores de aceleración de navegación inercial la aplicación más común es la medición de distancias. Las medidas inerciales se requieren frecuentemente en el rastreo de aeroplanos, embarcaciones y automóviles sobre largas distancias y constantes de tiempo largas. La navegación inercial es una aplicación extremadamente demandada para las sensores y muchos factores contribuyen al rendimiento de un sistema de navegación inercial. La alineación, errores de factor escala, y errores de compensación son cruciales, porque un error constante en estas lecturas originará un error de posición cuadrático.
Sensores de inclinación/ángulo
Sensor de ángulo es la medición de los ángulos con un sensor basado en la aceleración. En la mayoría de los casos, estas mediciones se hacen usando el campo G de la tierra como una referencia.
Bibliografía: Introduction to accelerometer applications. Crossbow
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