Różnica między akcelerometrem a żyroskopem

Akcelerometr vs żyroskop
 

Akcelerometr i żyroskop to dwa urządzenia wykrywające ruch, powszechnie stosowane w nowoczesnym sprzęcie technologicznym. Ich działanie opiera się na koncepcji bezwładności, która jest niechęcią mas do zmiany stanu ruchu, stąd nazywane inercyjnymi jednostkami pomiarowymi w zastosowaniach inżynierskich.

Akcelerometr, jak sama nazwa wskazuje, służy do pomiaru przyspieszenia liniowego, a żyroskopy służą do pomiaru różnych parametrów ruchu obrotowego. Łącząc informacje uzyskane z dwóch urządzeń, ruch obiektu w przestrzeni 3D można obliczyć i rzutować z dużą dokładnością.

Więcej informacji o akcelerometrze

Akcelerometr jest urządzeniem służącym do pomiaru właściwego przyspieszenia; tj. fizyczne przyspieszenie odczuwane przez obiekt. Niekoniecznie mierzy szybkość zmiany prędkości w tej ramie, ale przyspieszenie odczuwane przez ciało lub ramę. Akcelerometr wyświetla przyspieszenie na ziemi na poziomie 9,83 ms-2, zero w swobodnym spadku i przestrzeni, gdy jest w spoczynku. Mówiąc najprościej, akcelerometr mierzy przyspieszenie siły g obiektu lub ramy.

Zasadniczo struktura akcelerometru ma masę połączoną ze sprężyną (lub dwiema). Wydłużenie sprężyny pod wpływem siły wywieranej na masę daje miarę przyspieszenia właściwego działania na układ lub ramę. Wielkość wydłużenia jest przetwarzana na sygnał elektryczny za pomocą mechanizmu piezoelektrycznego.

Akcelerometry mierzą siłę g działającą na ciało i mierzą tylko przyspieszenie liniowe. Nie może zapewnić dokładnych pomiarów ruchu obrotowego ciała, ale może dostarczyć informacji o orientacji kątowej platformy przez nachylenie wektora grawitacji.

Akcelerometry znajdują zastosowanie w prawie każdym polu wymagającym pomiaru ruchu maszyny w przestrzeni 3-d oraz pomiaru grawitacji. Inercyjny system nawigacji, który jest niezbędną częścią systemu nawigacji samolotów i pocisków, wykorzystuje precyzyjne akcelerometry, a także nowoczesne urządzenia mobilne, takie jak smartfony i laptopy. W ciężkich maszynach akcelerometry służą do monitorowania drgań. Akcelerometry mają znaczącą obecność w inżynierii, medycynie, systemach transportu i elektronice użytkowej.

Więcej o żyroskopie

Żyroskop jest urządzeniem do pomiaru orientacji platformy i działa w oparciu o zasadę zachowania pędu kątowego. Zasada zachowania stanów momentu pędu, gdy ciało wirujące próbuje zmienić swoją oś, ciało wykazuje niechęć do zmiany, aby zachować swój moment pędu.

Zasadniczo żyroskopy mechaniczne mają obracającą się masę (zwykle tarczę) przymocowaną do gimbala za pomocą pręta działającego jako oś. Masa obraca się nieprzerwanie, a gdy następuje zmiana orientacji platformy, w którymkolwiek z trzech wymiarów, pozostaje ona przez chwilę w swoim pierwotnym położeniu. Na podstawie pomiaru zmian położenia ramy żyroskopu względem osi obrotu można uzyskać informacje o zmianie orientacji kątowej.

Łącząc te informacje z akcelerometrami, można stworzyć dokładny obraz położenia ramki (lub obiektu) w przestrzeni 3D.

Podobnie jak akcelerometry, żyroskopy są również głównym składnikiem systemów nawigacyjnych i wszelkich dziedzin inżynierii związanych z monitorowaniem ruchu. We współczesnych konsumenckich urządzeniach elektronicznych, zwłaszcza urządzeniach mobilnych, takich jak smartfony i komputery kieszonkowe, zarówno akcelerometry, jak i żyroskopy są używane do utrzymania orientacji, aby utrzymać wyświetlacz zawsze we właściwym kierunku. Jednak te akcelerometry i żyroskopy różnią się budową.

Jaka jest różnica między akcelerometrem a żyroskopem?

• Akcelerometr mierzy właściwe przyspieszenie liniowe, takie jak siła g.

• Podczas gdy żyroskopy mierzą zmianę orientacji za pomocą zmiany właściwości kątowych, takich jak przemieszczenie kątowe i prędkość kątowa.