Azelerometro

Azelerometro
neurgailua
Irudi gehiago

Azelerometroa^[1] azelerazioak neurtzeko edozein neurgailua da.^[2] Hori ez da, nahitaez, koordenatuen azelerazioa (gailuaren abiadura espazioan aldatzea), baizik eta gailuaren erreferentzia-esparruan dagoen proba-masa batek izandako pisu-fenomenoari lotutako azelerazio mota. Azelerazio mota horiek desberdinak dira, adibidez, azelerometro batek lurrean bermatutako balio bat neurtuko duenean, masek pisu bat baitute, abiadura-aldaketarik ez dagoen arren. Hala ere, Lurraren erdigunerantz doan grabitazio-erorketa askeko azelerometro batek zeroko balioa neurtuko du;^[3] izan ere, bere abiadura gero eta handiagoa den arren, pisurik ez duen erreferentzia-esparru batean dago.

Azelerometrorik sinpleena da. Masa bat dinamometro bati lotuz eraikitzen da. Dinamometroaren ardatza neurtu nahi den azelerazioaren norabide berean dago.

Newtonen Dinamikaren Oinarrizko Legearen edo Bigarren Legearen arabera:

${\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} \,}$

non ${\displaystyle \mathbf {F} }$k ${\displaystyle m}$ masari eragiten dion indarra irudikatzen duen, eta ${\displaystyle \mathbf {a} }$ azelerazioa da.

Dinamometroaren bidez, ${\displaystyle \mathbf {F} }$-ren modulua neur daiteke, eta, hala, ${\displaystyle \mathbf {a} }$ azalerazio-modulua ezagutzea:

${\displaystyle \mathbf {a} ={\frac {\mathbf {F} }{m}}}$

Azelerometroa transduktore moldakorrenetako bat da, eta ohikoena konpresio bidezko piezoelektrikoa da. Izan ere, erretikulu kristalino piezoelektriko bat konprimatzen denean, aplikatutako indarrarekiko proportzionala den karga elektrikoa sortzen da.

Elementu piezoelektrikoak berun zirkonatoz eginda egoten dira normalean. Elementu piezoelektrikoak masa batek konprimitzen ditu, beste aldean malguki batek eusten dio eta multzo osoa metalezko kutxa baten barruan dago. Multzoa bibratzen denean, disko piezoelektrikoak indar aldakor bat jasaten du, masaren azelerazioarekiko proportzionala. Efektu piezoelektrikoa dela eta, azelerazioarekiko proportzionala izango den potentzial aldakorra garatzen da. Potentzial aldakor hori osziloskopio edo voltmetro batean erregistratu daiteke.

Gailu hori, lotutako zirkuitu elektrikoekin batera, abiadura eta desplazamendua neurtzeko erabil daiteke, uhin eta maiztasun formak zehazteaz gain. Transduktore mota horren abantaila nagusietako bat da hain txikia izan daitekeela bibragailuan duen eragina. Maiztasun-tarte tipikoa 2 Hz eta 10 kHz artekoa da.

Ohikoa da mantentze-lan prediktiboetan. Makina birakarietan eta alternatiboetan akatsak detektatzeko erabiltzen dute, eta, adibidez, errodamendu edo kojinetea matxurara iritsi baino lehen egoera txarrean dagoela detektatzen da.

Likidoak bulkatzeko ponpetan, maiztasun bereizgarrietan sakatzen duten kabitazio-fenomenoak detektatzen dituzte.

Azelerazio elektronikoei esker, azelerazioa dimentsio batean, bitan edo hirutan neur daiteke, hau da, espazio ortonormalaren hiru norabidetan. Ezaugarri horri esker, gorputz baten inklinazioa neur daiteke, azelerazioarekin gorputzean eragiten duen grabitateak eragindako azelerazioaren osagaia zehaztu baitaiteke.

Azelerometro bat ere erabiltzen da gorputz baten posizioa zehazteko; izan ere, azelerazioa une oro ezagututa, zer desplazamendu izan zituen kalkula daiteke. Analisipean dagoen gorputzaren jatorrizko posizioa eta abiadura ezagutzen direla kontuan hartuta, neurtutako desplazamenduak batuz posizioa zehazten da.

Azelerometro bat gorputz baten posizioa zehazteko ere erabiltzen da; izan ere, azelerazioa une oro ezagututa, zer desplazamendu izan zituen kalkula daiteke. Analisipean dagoen gorputzaren jatorrizko posizioa eta abiadura ezagutzen direla kontuan hartuta, neurtutako desplazamenduak batuz posizioa zehazten da.

• Hall efektuko azelerometroak: Iman bat eta eremu magnetikoan aldaketak detektatzen dituen Hall efektuko sentsore bat jartzen diren masa sismiko bat erabiltzen dute.
• Kondentsadore-azelerometroak: Kondentsadore baten ahalmen elektrikoaren aldaketa neurtzen dute, kondentsadorearen plaken artean dagoen masa sismiko baten bidez. Masa hori mugitzean, kapazitorearen plaken artean dabilen korrontea aldarazten du.

Azelerometroak hainbat eremutan erabil daitezke, hala nola:

• Zientifikoa: Laborategiko neurketak, gorputz baten posizio-testa, besteak beste.
• Ikerketa medikoa: Gurpil-aulkian dauden gaixoen edo mugitzeko gaitasun txikia duten pertsonen mugimenduen analisia.^[4]
• Ikerketa biologikoa: Animalien mugimenduetako patroien interpretazioa.^[5]
• Teknologia: Gailu baten posizioan aldaketak zehaztea, erabiltzaileari erantzun bat sortzeko edo jarduera bat egiteko.

Adibidez: telefono adimendunak, gailuaren posizioa noranzkoa aldatzean pantailaren kokapena bertikaletik horizontalera aldatzen da, eta alderantziz.

Gaur egun, hiru ardatzeko azelerometroak (X, Y, Z) siliziozko txip bakar batean eraiki daitezke, seinaleak prozesatzen dituen zati elektronikoa barne.

MEMS teknologiako gailuen, azelerometroen eta inklinometroen eragiketa-printzipioa transmisio termikoan oinarritzen da, konbekzio naturalaren bidez.^[6]

Gailu horiek azelerazioak eragindako bero transferentziaren barne-aldaketak neurtzen dituzte, eta abantaila esanguratsuak eskaintzen dituzte proba-masen egitura tradizional solido bat erabiltzearen aldean.

MEMS sentsoreen diseinuko proba-masa gas-molekulak direnez, egitura mugikor mekanikoak azelerometroaren barruan ezabatzen dira.

• Ortega, Manuel R.. (1989-2006). Lecciones de Física (4 cerotes). Monytex ISBN 84-404-4290-4..
• Resnick, Robert & Halliday, David. (2004). Física 4ª. Mexiko Hiria: CECSA ISBN 970-24-0257-3..
• Serway, Raymond A.; Jewett, John W.. (2004). Physics for Scientists and Engineers. (6. argitaraldia) Brooks/Cole ISBN 0-534-40842-7..