Prinzip eines Rotations/Beschleunigungssensors?
Guten Tag,
ich würde gerne wissen wie ein Rotationssensor bzw. Beschleunigungssensor Bewegungen detektiert. Ich habe bis jetzt nur folgendes herausgefunden (siehe Bild)
aber meine Frage ist wie erkennt er den Unterschied der Kapazität (damit ist gemeint Veränderung des Räumlichen Einteilung siehe Bild, oder?)
Fließt auf den Körpern Strom und durch eine Veränderung des Körpers verändert sich dann die Stromstärke oder wie ist das?
Ich versteh das Prinzip nicht so ganz
Vielen Dank für eure Mithilfe
LG
2 Antworten
Zur Erkennung der Beschleunigung muss die Kapazität gemessen werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Exemplarisch mal vier aufgelistet (Quelle):
- RC-Zeitkonstante: An ein RC-Glied mit einem festen Widerstand wird ein Rechtecksignal angelegt und dann die Zeit gemessen, die der Ausgang zum Erreichen einer bestimmten Spannung braucht. Das stellt die einfachste und preisgünstigstes Lösung dar.
- Phasenverschiebung: An ein RC-Glied mit einem festen Widerstand wird ein periodisches Rechtecksignal angelegt. Am Ausgang wird die Verzögerung, verursacht von der Kapazität, gemessen.
- Frequenzmodulation: Bei der Frequenzmodulation wertet eine frequenzabhängige Schaltung das Laden- und Entladen des Kondensators aus.
- Amplitudenmodulation: An einem RC-Glied mit einem festen Widerstand ändert sich die Amplitude eines Wechselspannungssignals.
Was man beachten muss ist die notwendige Dauer der Messung und damit verbunden wie schnell und wie oft man eine Änderung der Beschleunigung detektieren kann.
Weiterhin muss man bedenken, dass es sich um einen integrierten Sensor handelt. Die Schaltung muss also so aufgebaut sein, dass sie sich im Silizium fertigen lässt. Da gibt es bestimmte Besonderheiten und es nicht immer wirtschaftlich oder technisch mögliche alle Komponenten zu realisieren.
- So ist es zum Beispiel flächenaufwändig eine Spule zu integrieren. Da eine kleine Fläche entscheidend für geringe Kosten sind, ist es in der Regel nicht sinnvoll z.B. einen LC-Schwingkreis zu realisieren.
- Ein anderer Punkt der Schwierigkeiten bereitet sind exakte Widerstände im Silizium. Die Toleranzen für integrierte Widerstände sind sehr groß und vom Prozess abhängig. Daher ist eine Realisierung mit einer RC-Zeitkonstante nur möglich, wenn der Wert des Widerstands für die Ermittlung der Kapazität nicht relevant ist. Man könnte zum Beispiel zwei verschiedene RC-Zeitkonstanten mit festen Widerstandsverhältnis auswerten.
Bei einem Kondensator wird die Kapazität umso größer, je dichter die Platten zusammen sind. Man baut also eine Schaltung zur Schwingungserzeugung (Oszillator).
So etwa: https://de.wikipedia.org/wiki/NE555#Astabile_Kippstufe
Die Frequenz ist von der Kapazität abhängig. Durch Messung der Frequenz kann man auf die Kapaizät und somit auf den Plattenabstand schließen.
Im Bild oben bietet es sich an, zwei Oszillatoren zu bauen und die Frequenzen zu vergleichen. Im Ausgangszustand sind sie gleich, bei Beschleunigung unterschiedlich.