Grundlagen Beschleunigungssensor

Beschleunigungssensoren messen wie der Name schon sagt die Beschleunigung eines Körper, zum Beispeil eines Autos. Moderne Sensoren messe die Beschleuniung in alle drei Dimensionen (X,Y,Z, Richtung). Über die Beschleunigung lässt sich die Geschwindigkeit eines Köpers errechnen und somit bedingt (Fehler behaftet) eine Position bestimmen.

Einsatzzwecke

  • Flugzeugbau
  • Drohnen und ähnliches
  • Navigation
  • Automobilbau
  • Smartphones
  • Satelliten

Funktionsweise

Die meisten für den Hobby bereich erhältlichen Sensoren basieren auf der Messung der Kapazität. Deshalb werde ich mich hier auf diese beschränken.

Das Grundprinzip basiert darauf das zwei parallel angeordnete Platten einen Kondensator ergeben. Dessen Kapazität ist elektronisch messbar. Verändert man die Entfernungen zwischen den Platten ändert sich die Kapazität.

Das Bild unten zeigt das Prinzip. Das Schema besteht aus zwei Teilen. Fixe Platten oben und unten und einem beweglichen Teil in der Mitte. Hier sind mehrere Platten aneinander gehängt um die Änderungen des kapazitiven Feldes zu vertärken.

Prinzip Beschleunigungssensor

Wird nun der Sensor beschleunigt, wirkt eine Kraft auf die Masse (im Bild Rot), es verschieben sich die Platten in der Mitte und die Kapazität ändert sich.

Die grünen Federn ziehen das Gerüst in der Mitte, nach der Beschleunigung, wieder in seine Ausgangsposition zurück.

Ein Beschleunigungs Sensor betseht aus sehr vielen dieser Platten. Für jeder Richtung wird ein eigenes dieser Gebilde beötigt, da die Beschleunigung pro Gebilde immer nur auf einer Achse gemessen werden kann. Dennoch ist so ein sensor nur wenige millimeter groß.

MPU GY 9250 - Sensor rot markiert
MPU GY 9250 – Sensor rot markiert
Video Grundlagen Accelerometer (Englisch)

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Quellen

https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetometer

http://smartphone-star.de/magazin/digitaler-kompass-magnetometer

https://ieeexplore.ieee.org/document/6513572/figures#figures

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