Меню Рубрики

Установка акселерометра что это

Акселерометр в телефоне: что это такое, принцип действия, настройка и калибровка

Современные смартфоны и планшеты на ОС Android и других платформах, обеспечивают своим владельцам огромное количество возможностей, которые уже давно вышли за пределы обычного общения и интернет-сёрфинга. Для повышения функциональности гаджетов применяется множество дополнительных устройств – от такого приспособления как датчик приближения до акселерометра и гироскопа.

С их помощью удобнее разговаривать по мобильной связи, делать фото и даже играть. Некоторые функции таких датчиков похожи, но в основном они дополняют друг друга – поэтому установленный акселерометр в телефоне не исключает наличие в конструкции и гироскопа.

Принцип действия датчика

Пользователь, впервые столкнувшийся с термином «акселерометр» в списке характеристик смартфона, может заинтересовать, что это такое, как работает и выглядит. Ответить на эти вопросы несложно – устройство, получившее название от латинского слова «accelero» («ускоряю»), применяется для измерения кажущегося ускорения.

Определяя этот параметр, датчик помогает программному обеспечению контролировать положение телефона в пространстве и расстояние, на которое был перемещён мобильный гаджет.

Между тем, даже зная, что такое акселерометр, некоторые пользователи не отличают его от гироскопа. На самом деле оба датчика могут измерять одни и те же величины, но полностью заменить друг друга не способны.

При этом гироскоп в телефоне необходим для определения угла поворота гаджета относительно определённой плоскости. А акселерометр требуется для контроля положения в пространстве путём измерения ускорения движения. Совместное использование устройств помогает программному обеспечению гаджета получить более точные результаты.

Рис. 1. Один из примеров работы акселерометра.

Рассматривая действие акселерометра и что это такое по большому счёту, стоит познакомиться с принципом действия классического приспособления:

  1. Основная часть датчика представляет собой инертную массу (например, грузик), прикреплённую к упругому элементу.
  2. Упругая деталь типа пружины фиксируется на неподвижном элементе.
  3. Пружина зафиксирована на неподвижной части конструкции.
  4. Колебания груза подавляются демпфером.
  5. При наклонах, встряске и поворотах гаджета инертная масса реагирует на силу инерции.
  6. Чем больше интенсивность и сила наклона, встряски или поворота, тем сильнее деформируется пружина.
  7. После возвращения массы на место под воздействием пружины уровень смещения относительно обычного положения фиксируется специальным датчиком.

Рис. 2. Конструкция стандартного акселерометра.

С другой стороны, ответ на вопрос по поводу акселерометра в телефоне – что это и как выглядит, будет немного отличаться. В данном случае он представляет собой миниатюрный элемент на плате с расположенной внутри инертной массой и выглядит обычно как маленький чёрный квадрат.

Основной принцип работы элемента мало отличается от стандартного – при изменении положения инертной массы определяется величина смещения, по которому рассчитываются показатели положения гаджета. Такие датчики стоят практически на любом виде мобильной техники – на телефоне или планшете.

Рис. 3. Внешний вид датчика для смартфона.

Применение устройства

Определившись с тем, что представляет собой акселерометр в телефоне, стоит узнать и как им пользоваться – для этого можно привести несколько примеров:

С помощью датчика осуществляется управление в играх – смена положения мобильного устройства вызывает определённые действия со стороны игрового персонажа или управляемого игроком транспортного средства. Так, например, наклоном телефона можно изменять направление движения автомобиля в гоночных симуляторах.

Рис. 4. Игра Asphalt 8, управление в которой выполняется с помощью акселерометра.

Во время спортивной пробежки акселерометр используется в смартфонах и планшетах для контроля пройденной дистанции. При этом определяется примерное количество сделанных шагов – и, хотя погрешность может быть довольно высокой (зависит от скорости движения), полученные результаты можно использовать для повышения результатов тренировки.

Наличие таких датчиков на смартфонах и планшетах позволяет изменять ориентацию изображения. Расположив мобильный гаджет горизонтально, пользователь при помощи акселерометра автоматически получает альбомный формат картинки или текста. При вертикальном расположении экрана ориентация изменится на книжную.

В других устройствах датчик применяют и для выполнения тех же задач, для чего нужен акселерометр на телефонах, и для других целей. Так, в авиации он необходим для работы навигационных систем, а в промышленности используется в качестве вибропреобразователя.

В системах управления жёсткими дисками HDD акселерометр требуется для компенсации вызываемых ускорениями объекта колебаний и защиты хранящихся на накопителе данных.

Читайте также:  Установка поршневой на юмз

Видеорегистраторы с помощью этого датчика способны определять время ускорения и торможения, фиксировать остановки и столкновения. На джойстиках игровой приставке акселерометр необходим для управления игровым процессом.

Включение и отключение датчика

Способ, как узнать есть ли акселерометр на телефоне, заключается в повороте экрана в другое положение. Если изображение при этом не изменилось, значит датчик отсутствует – или на смартфоне просто отключена функция «Автоповорота».

У большинства моделей поворот экрана при изменении положения автоматически включается и выключается с помощью меню настроек или верхней панели на главном экране:

В первом случае следует перейти в «Настройки», выбрать пункт «Экран» и включить поворот изображения.

Рис. 5. Включение через настройки.

Во второй ситуации достаточно потянуть пальцем за верхнюю панель, увеличив её размер на весь экран, и включить соответствующую функцию.

Рис. 6. Включение через верхнюю панель.

Настройка и калибровка

Практически все новые телефоны с гироскопом имеют и встроенный датчик контроля ускорения. При отсутствии акселерометра в телефоне, что говорит о бюджетной стоимости модели или её выпуске много лет назад, добавить эту функцию не получится ни перепрошивкой, ни изменением настроек.

Зато при наличии датчика, если он не работает или неправильно реагирует на изменение положения устройства, можно выполнить его калибровку.

Автоматическая настройка Андроид акселерометра выполняется в три этапа:

На дисплее гаджета появится сообщение о необходимости установки на ровную поверхность. После подтверждения запускается калибровка. Завершение процесса сопровождается появлением соответствующей надписи.

Рис. 8. Работа приложения GPS Status & Toolbox.

Выводы

Зная, что такое акселерометр, можно сделать определённые выводы по поводу его наличия в современных мобильных устройствах. Наличие датчиков определения положения смартфонов и планшетов позволяет упростить просмотр на телефоне видео или чтение книг, а иногда даже помогает в игровом процессе.

Однако перед использованием акселерометра его иногда приходится настраивать. На это потребуется всего несколько минут и скачивание бесплатной утилиты.

Тематическое видео:

источник

Установка акселерометра что это

МЕХАНИЧЕСКОЕ КРЕПЛЕНИЕ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ

Vibration and shock.
Mechanical mounting of accelerometers

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар», Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Госстандартом России

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 21 от 30 мая 2002 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 5348:1998 «Вибрация и удар» (ISO 5348:1998 «Mechanical vibration and shock. Mechanical mounting of accelerometers»).

Степень соответствия — идентичная (IDT).

Настоящий стандарт идентичен ГОСТ Р ИСО 5348-99

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 июня 2007 г. N 161-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 5348-2002 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2008 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений — в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает характеристики крепления акселерометров, которые должен указывать изготовитель, а также дает рекомендации пользователю по установке акселерометров.

Настоящий стандарт распространяется только на такие способы крепления, которые обеспечивают установку акселерометра непосредственно на поверхности вибрирующей конструкции, как это схематически изображено на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схематическое изображение установки акселерометра

Рисунок 1 — Схематическое изображение установки акселерометра

Стандарт не распространяется на датчики других типов, в частности датчики относительной вибрации.

2 Нормативные ссылки

3 Определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346.

4 Характеристики, указываемые изготовителем акселерометров

Изготовитель должен указывать следующие сведения:

Читайте также:  Установка колонок в кафе

а) характеристики поверхности, на которую устанавливают датчик, в соответствии с устройством крепления акселерометра, например класс чистоты обработки поверхности, ее плоскостность, угол, под которым высверливают отверстие, и нарезаемая резьба;

б) геометрические размеры акселерометра, в том числе:

— положение центра тяжести акселерометра в сборе,

— положение центра тяжести инерционной массы акселерометра;

в) способ крепления, используемый при калибровке;

г) рекомендуемый и максимальный (т.е. такой, что диапазон частот измерений в рамках заданной точности изменяется менее чем на 2%) моменты затяжки;

д) допустимый диапазон температур;

е) характеристики механической конструкции акселерометра, в том числе:

— общая масса,

— материал основания,

— низшая собственная частота незакрепленного акселерометра,

— амплитудно-частотная характеристика для заданных условий крепления с описанием объекта, на который устанавливают акселерометр, т.е. его массы, размера и материала, из которого он изготовлен,

— максимальная относительная чувствительность в поперечном направлении и частота, для которой это значение получено;

ж) характеристики различных устройств крепления, которыми снабжен акселерометр, в том числе:

— диаметр,

— резьба,

— материал;

з) кривую амплитудно-частотной характеристики акселерометра для типа крепления, рекомендуемого изготовителем, и влияние на нее специальных крепежных устройств, поставляемых изготовителем, с приведением значений, в частности:

— жесткости в осевом направлении с учетом состояния контактирующей поверхности конструкции и плотности затяжки акселерометра;

— изгибной жесткости в поперечном направлении.

Другие характеристики, устанавливаемые изготовителем, — по ГОСТ ИСО 8042.

5 Выбор способа крепления

5.1 Общие факторы, влияющие на выбор

5.1.1 Принципы

Акселерометр будет работать наилучшим образом только при выполнении следующих принципов:

а) акселерометр должен воспроизводить, насколько это возможно, движение испытуемой конструкции в месте установки акселерометра;

б) установка акселерометра должна влиять на колебания конструкции в минимальной, насколько это возможно, степени;

в) отношение сигнала с выхода акселерометра к воспринимаемым им колебаниям не должно быть искажено влиянием собственной резонансной частоты установленного акселерометра.

5.1.2 Условия

Для реализации указанных принципов необходимо выполнить следующие требования:

а) акселерометр и его крепление должны быть максимально жесткими и твердыми, а поверхность крепления — максимально чистой;

б) само крепление должно вносить минимальные искажения в движение конструкции, для чего рекомендуется использование симметричных креплений;

в) масса акселерометра вместе с устройством крепления должна быть мала в сравнении с динамической массой конструкции (определение степени малости — по ГОСТ ИСО 2954).

5.2 Частные факторы, влияющие на выбор

5.2.1 Рабочий диапазон частот

Рабочий диапазон частот акселерометра должен лежать много ниже его резонансной частоты. Если пользователь руководствуется методом крепления, предложенным изготовителем, то в случае недемпфированного акселерометра (т.е. такого, у которого добротность резонансной кривой превышает 30 дБ) работа акселерометра в диапазоне частот, верхняя граница которого не превышает 20% указанной изготовителем резонансной частоты для установленного датчика, гарантирует, как правило, что погрешность в измерении отклика конструкции не будет превышать нескольких процентов. При необходимости оценить приближенное значение погрешности, это можно сделать, используя эквивалентную пружинно-массовую модель с заданным коэффициентом демпфирования.

Примечание — При измерении одиночных ударных импульсов ожидать, что погрешность будет находиться в пределах нескольких процентов, можно только в том случае, если значение резонансной частоты установленного датчика в десять раз превышает значение, обратное длительности импульса.

5.2.2 Момент затяжки

При установке датчика на шпильку момент затяжки следует выбирать в соответствии с рекомендациями изготовителя.

5.2.3 Кабели

Жесткие кабели, в случае осевого соединения с акселерометром, могут вызывать появление больших механических напряжений. Чтобы избежать этого, кабели необходимо должным образом зафиксировать (см. рисунок 2).

Рисунок 2 — Способы фиксации кабеля для разных типов его соединения с акселерометром

а — осевое соединение кабеля: б — радиальное соединение кабеля

1 — отсутствие напряжения; 2 — вибрирующая поверхность; 3 — отсутствие напряжения;
4 — кабель зафиксирован на вибрирующей поверхности

Рисунок 2 — Способы фиксации кабеля для разных типов его соединения с акселерометром

Деформации кабеля и нарушение целости его экранной оболочки могут привести к внесению значительных дополнительных составляющих в сигнал вибрации и его нестационарности. В случае датчиков пьезоэлектрического типа свободно болтающиеся кабели могут служить причиной появления трибоэлектрического эффекта.

5.3 Определение резонансной частоты установленного датчика

Желательно, хотя на практике иногда и трудноосуществимо, определять точное значение резонансной частоты акселерометра, установленного на конструкции. Знание резонансной частоты позволяет быть уверенным, что между нею и диапазоном измерений вибрации существует необходимый интервал. Ниже описаны методы, которые могут быть использованы для нахождения приблизительного значения резонансной частоты.

Читайте также:  Установка gsm модуля к подогревателю

5.3.1 Метод вибрационного возбуждения

Для испытаний рекомендуется использовать эталонный стальной блок точно определенной формы и размеров с отшлифованной поверхностью, например блок из нержавеющей стали массой 180 г. Вибрацию участка поверхности эталонного блока, на которой расположен испытуемый акселерометр, следует измерять также с помощью эталонного акселерометра, расположенного в непосредственной близости от испытуемого. Резонансная частота эталонного акселерометра должна быть выше частоты первой изгибной моды колебаний стального блока. Вынуждающую силу воспроизводят посредством электродинамического вибростенда. Влияние качества обработки поверхности контакта акселерометра и поверхности блока можно проверить, вводя между блоком и испытуемым акселерометром типичные образцы материалов (см. рисунок 3). Представительные кривые частотной характеристики акселерометра для типичных способов крепления акселерометра показаны на рисунках, соответствующих конкретным способам крепления (см. 5.4).

Рисунок 3 — Стенд для испытаний акселерометра

1 — акселерометр; 2 — образец материала поверхности; 3 — обработанная эталонная поверхность;
4 — эталонный стальной блок; 5 — эталонный акселерометр; 6 — магнитное поле; 7 — катушка возбуждения

Рисунок 3 — Стенд для испытаний акселерометра

Метод определения резонансной частоты описан в [1], [2].

Примечание — Приведенные на рисунках кривые являются типичными для соответствующих способов крепления и в значительной степени зависят от параметров, указанных на рисунках.

5.3.2 Метод ударного возбуждения

Ударное возбуждение может быть реализовано одним из трех методов: с помощью баллистического маятника, в результате свободного падения или посредством обычного молотка. В первом случае акселерометр устанавливают на наковальню, подвешенную как маятник, в то время как другая масса, подвешенная аналогичным образом, наносит по ней удар. При испытании падением акселерометр устанавливают на массу, свободно падающую вдоль вертикальных направляющих на наковальню, в результате соударения с которой образуется ударный импульс. Крепление акселерометра к массе должно быть таким же, как и к реальной поверхности конструкции. Если невозможно добиться точного соответствия между характеристиками конструкции машины, на которую должен быть установлен акселерометр, и характеристиками молотка или наковальни, то последние, по крайней мере, должны быть сделаны из того же материала и иметь достаточные размеры, чтобы быть подобными конструкции машины с точки зрения ее жесткости. Если собственными резонансами реальной конструкции машины можно пренебречь, можно использовать метод нанесения молотком удара по конструкции поблизости от установленного акселерометра.

При соблюдении необходимых условий возбуждения в выходном отклике акселерометра на ударное воздействие будет присутствовать наложенное колебание на частоте резонанса (см. рисунок 4).

Рисунок 4 — Отклик акселерометра на удар

Рисунок 4 — Отклик акселерометра на удар

Чтобы ударный импульс имел длительность, достаточную для наблюдения резонансных колебаний, необходимо соответствующим образом подобрать энергию ударного импульса (например, высоту, с которой падает масса) и жесткость соударяющихся поверхностей (например, сталь или освинцованное покрытие). Следует также обращать внимание на то, чтобы в процессе ударных испытаний возбуждался низший резонанс установленного датчика. Использование соответствующих устройств: следящего самописца или фотографирующего устройства — позволяет определить частоту резонансных колебаний. Особенно полезны эти методы, если частота резонанса высока.

Дополнительную информацию о стабильности крепления можно получить, используя последовательность ударных импульсов определенной формы.

5.4 Рекомендации для конкретных способов крепления

5.4.1 Общие положения

Поверхность, на которую устанавливают датчик, должна быть проверена на гладкость и наличие загрязнений и, если необходимо, подвергнута дополнительной шлифовке. Расхождение между осью чувствительности акселерометра и направлением измерений должно быть сведено к минимуму, в противном случае это вызовет появление погрешности измерений, аналогичной той, что обусловлена поперечной чувствительностью акселерометра. Особенно большими эти погрешности будут в случае, когда колебания в поперечном направлении значительно превышают колебания в направлении оси чувствительности.

Данные о состоянии поверхности и методе установки на нее датчика необходимо указывать в протоколе измерений.

Применение рекомендуемых изготовителем способов крепления датчиков позволяет использовать ту информацию, которую представляет изготовитель.

Обзор критериев, определяющих выбор способа крепления и основанных на результатах практических работ, дан в таблице 1.

Таблица 1 — Критерии, определяющие выбор метода крепления (на основе практики)

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector