Как это работает? | Акселерометр

Акселерометр — это датчик для измерения ускорения. Он был изобретен в конце 19 века и предназначался для установки в автомобилях и паровозах для контроля за скоростью. Первые акселерометры были тяжелыми и громоздкими. Они основывались на использовании инерционной силы, движущейся с ускорением массы, и представляли собой маятник со спиральной пружиной. При ускорении или замедлении корпуса грузик стремился сохранить свое первоначальное положение, то есть отстать или опередить корпус. Одна из пружин при этом сжималась, а маятник совершал перемещение. Величина этого перемещения и определялась акселерометром для вычисления ускорения. Как же работает современный акселерометр, используемый в смартфонах, — об этом в сегодняшнем выпуске!

Впервые акселерометр был установлен в мобильный телефон Nokia 5500, благодаря чему его можно было использовать как шагомер. В силу конструктивных особенностей мобильных устройств использовать традиционный акселерометр с маятником невозможно. Поэтому он заменяется миниатюрным чипом, внутри которого находится инертная масса.

Принцип работы такого чипа схож с классическим акселерометром: инертная масса меняет свою позицию во время ускорения. Благодаря этому смартфон получает данные о своем положении в пространстве. Сам чип представляет собой неподвижный корпус, к которому на специальных упругих приставках крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками. Эти отводы размещаются между контактами, которые снимают показания. При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои значения, что и служит показателем для измерения.

В чипе все элементы крайне малы, поэтому они производятся на автоматизированных конвейерных линиях без участия человека, а при их изготовлении применяются реакции силикона с другими веществами.

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства. Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.

А самым большим и перспективным рынком для акселерометров, как это ни странно, является автомобильная промышленность. Дело в том, что в автомобилях на работе акселерометра основывается большое количество систем безопасности: адаптивный круиз-контроль и подвеска, подушки безопасности, система стабилизации и многие другие. При этом в данном случае речь идет не о чипе, используемом в смартфонах, а о полноценных приборах, чаще всего пьезоэлектрических. В основе таких датчиков лежит грузик, который давлением воздействует на пьезокристалл. Благодаря давлению он вырабатывает электрический ток, что позволяет рассчитать искомое ускорение. Также существует термальный акселерометр, архитектура которого предусматривает использование пузырька воздуха. При ускорении пузырек отклоняется от своего начального положения, что и фиксируется датчиками, а затем используется для расчета ускорения.