Kiirendusandur

Kiirendusandur, kiirendussensor, kiirendusmõõtur või aktseleromeeter (ld accelerare kiirustama + metreō mõõdan) on kiirenduse mõõtemuundur, mis enamasti mõõdab muunduri testmassile mõjuva inertsijõu suurust. Kiirendusandur on inertsiaalanduri alaliik.

Kolmeteljeline kiirendusandur IMSS 3DGyro

Mõõtesuurused

Lineaarkiirenduse SI ühik on m•s^‒2 (meeter sekundi ruudu kohta). Praktikas väljendatakse kiirendust sageli raskuskiirenduse kordsena või osana. Raskuskiirenduse tähis on g (kaldkirjas) ning selle keskmiseks väärtuseks (Maa pinnal) loetakse 9,81 m•s⁻². Seega

$1\,g=\mathrm {9{,}81\;{\frac {m}{s^{2}}}} .$

Mõõtemeetodid

Kuni 1970. aastateni kasutati kiirenduse mõõtemuunduri elemendina nn tundlikul teljel liikuvat testmassi, mida koos vurri põhimõttel toimiva güroskoopanduriga kasutati inertsiaalnavigatsioonis. Seejärel võeti kasutusele täpsemad tajurid, mis põhinevad peamiselt piesoelektrilisel efektil ning mille valmistamisel rakendatakse MEMS-tehnoloogiat. Nii valmistatud miniatuursed andurid massiga mõni gramm võimaldavad mõõta kiirendusi väärtusteni isegi üle 100g, kusjuures mõõteviga ei ületa 0,01g.

Piesoelektrilised andurid

Piesokeraamiline plaat muundab mehaanilise survejõu muutuse vahetult elektrisignaaliks, vajamata välist elektritoiteallikat. Survejõudu tekitab plaadile kinnitatud testmass. Muunduri väljundist saadakse analoogsignaal, mis antakse tarbe korral analoog-digitaalmuundurisse.

Elektromehaanilised mikrosüsteemid

Tänapäeval on kõige levinumad miniatuursed MEMS-andurid. Need kujutavad endast ränikiibil valmistatud vedru-mass-süsteemi, milles vedruks on vaid mõne mikromeetri laiune vetrumisvõimeline räniriba, mis moodustatakse fotolitograafiliselt ja eraldatakse ränidioksiid-aluskihist söövituse teel. Vetruv riba moodustab koos lähedal asetseva paikse elektroodiga kondensaatori, mille mahtuvuse muutus võib olla umbes 1 pikofarad (10^‒12 F). Kiirendusest tingitud survejõu mõjul kondensaatori mahtuvus muutub. Mahtuvusmuutuse mõõtelülitus on kondensaatoriga integreeritult samal kiibil.

Kondensaatori asemel võib olla ka survele reageeriv piesotakistuslik kiht vetruval ribal. Siis mõõdab elektroonikalülitus takistusmuutust.

Kasutamine

Kiirendusanduril on palju kasutuskohti, näiteks

• foto- ja videokaamera pildistabilisaator;
• nutitelefonis jm nutiseadmetes pildi viipamise ja pööramise sensorisüsteem: andur mõõdab liikuva keha lineaarset kiirendust ruumi kolme koordinaattelje suhtes; süsteem töötleb mõõtmisandmeid mikrokontrolleris ja fikseerib nutitelefoni asendi raskuskiirenduse suuna suhtes;
• mängukonsooli juhtpult (näiteks Wii Remote);
• inertsiaalnavigatsiooni süsteemid (MEMS-güroskoop + kiirendusmõõtur + magnetvälja sensor), näiteks laevade, lennukite, rakettide, kosmoseaparaatide, robotite, droonide jm liikuvate objektide asendi kontrollimiseks ja liikumissuuna muutmiseks;
• seadmete, ehitiste jm rajatiste vibratsiooni mõõtur;
• jalgratta aktiivne vedrustussüsteem;
• kaitsesüsteem, mis hoiab ära kõvaketta peakrahhi, s.t magnetpea puutumise vastu ketta pinda;
• seismograaf;
• täppisakseleromeeter raskuskiirendusvälja mõõtmiseks.

Vaata ka

• Elektromehaaniline mikrosüsteem

Välislingid

• Accelerometer
• Beschleunigungssensor