Acelerômetro vs Giroscópio: Diferenças Principais e Como Escolher o Sensor Certo

Sensores de movimento são cruciais no mundo tecnológico com uma tempestade, pois detectam e medem movimentos. Os sensores incluem acelerômetro vs giroscópio operando através de sistema microeletromecânico (MEMS).

A boa notícia é que você encontrará toneladas de sensores no mercado. No entanto, escolher o melhor dispositivo pode ser difícil, por isso discutiremos as diferenças entre um acelerômetro e VS giroscópio hoje.

Giroscópio

(giroscópio)

Definição

Um sensor giroscópio é um dispositivo compacto que determina a orientação ou mudanças rotacionais com a ajuda da gravidade da Terra. Seu princípio principal é a preservação do momento angular.

Alguns giroscópios incluem MEMS, giroscópios eletrônicos e mecânicos, etc.

Princípio de Funcionamento

A estrutura do giroscópio consiste em um rotor, gimbals (três anéis circundando o rotor), uma estrutura do giroscópio e um eixo de rotação.

Partes de um giroscópio

Normalmente, um giroscópio opera via efeito de precessão, onde rotacionar o eixo de rotação permite que ele desafie a gravidade. Em outras palavras, ele se ajustará instantaneamente para o lado em vez de cair devido à força da gravidade.

Aplicações

• Algumas das aplicações do giroscópio incluem;
• Eletrônicos de consumo via giroscópios MEMS como telefones Android high-end e mid-range,
• Sistemas de orientação inercial através da Unidade de Medição Inercial (IMU),
• Estabilidade em navios, motocicletas e veículos,
• Estações espaciais, e

(estação orbital espacial)

• Aeronaves.

Acelerômetro

Definição

Um acelerômetro é um dispositivo eletromecânico que detecta e mede aceleração não gravitacional. Ou seja, responsivo a vibrações causadas por movimento ao longo do tempo.

Acelerômetro PCB

Além disso, comumente determinam orientação e detectam vibração, velocidade ou posição.

Princípio de Funcionamento

Acelerômetros têm dois princípios de funcionamento distintos: mudança de capacitância e efeito piezoelétrico.

Mudança de capacitância

O primeiro método usa uma fórmula para encontrar aceleração. Então, Força = Massa × Aceleração. Portanto, a aceleração será a Força presente / Massa do objeto.

Passos no funcionamento

• Primeiro, há duas placas capacitivas.
• Então, a massa de um objeto pressionará uma das placas capacitivas e causará mudança de capacitância. Dessa forma, você também medirá a força.
• Finalmente, medimos a aceleração usando o valor de massa e força conhecidos.

Efeito piezoelétrico

Passos

• Acelerômetros produzirão uma voltagem quando houver vibrações, pois contém estruturas cristalinas microscópicas que geram voltagem quando pressionadas.
• Em segundo lugar, a voltagem produzida dá a leitura da quantidade de aceleração presente.

Aplicações

• Aplicações do acelerômetro são as seguintes;
• Aplicações ou jogos que requerem detecção de movimento como Kinect, Wii, etc.,
• Wearables ou rastreadores de fitness,

(rede de área corporal sem fio vestível)

• Dispositivos médicos, ex: partes artificiais do corpo,
• Detecção de queda,
• Detecção de terremotos,
• Detecção de inclinação, como em iPhones para detectar se o telefone está em modo paisagem ou retrato,
• Aplicações de mapa/bússola em dispositivo móvel via detecção baseada em eixo (Android, iPhones, etc.)

Diferença Entre Giroscópio e Acelerômetro

A tabela comparativa abaixo mostra a diferença entre o acelerômetro e giroscópio.

Como Escolher um Acelerômetro vs Giroscópio?

Ao escolher um acelerômetro ou giroscópio, existem vários critérios que você precisa considerar antes da compra. Além disso, sua escolha frequentemente depende do projeto em questão e seus requisitos.

Vamos agora analisar a ampla gama de fatores necessários.

Acelerômetro

Fatores incluem;

• Alcance

Se você deseja medir acelerações de alta precisão, escolha um acelerômetro com alto alcance, preferencialmente 2Gs ou acima. A aceleração mais alta medida pode aproximar-se de 5000Gs.

• Interface

Apesar de poder conectar acelerômetros via circuitos analógicos e digitais, é melhor optar por um que use interfaces digitais. Exemplos de interfaces são interfaces seriais como I2C ou SPI, interfaces PWM, ou interfaces de conversores analógico-digitais. Também pode interligar com placas como Raspberry Pi e Arduino.

• Número de eixos medidos.

Os dois tipos de acelerômetros incluem três ou dois eixos.

Acelerômetro tri-eixo

Atualmente, o foco mudou para acelerômetro de um eixo que parece um mini acelerômetro 3-eixos. Os mini acelerômetros 3-eixos são ideais porque medem aceleração com alta precisão, mas só funcionam em poucos dispositivos. Ainda assim, são acessíveis.

• Consumo de Energia

Então, considere o tamanho da placa de circuito integrado e massa do acelerômetro, pois afetam seu consumo de energia e sensibilidade de desempenho. Também, o consumo de corrente recomendado é em torno de 100s de µA.

Além disso, você pode encontrar um acelerômetro digital com recurso de sleep, pois ajudará a conservar energia quando o dispositivo estiver inativo.

• Recursos Extras

Modelos mais novos de acelerômetro têm recursos extras como detecção de toque, detecção 0-g, controle de sleep e faixas de medição selecionáveis.

• Sensibilidade

Sensibilidade refere-se à quantidade mensurável de força vertical por um acelerômetro de acordo com mudança na aceleração. Infelizmente, acelerar o acelerômetro consistentemente resulta em medição imprecisa devido a saída de baixa sensibilidade.

• Custo

Por fim, sempre olhe seu orçamento. Por exemplo, se você precisa medir aceleração a baixo custo, opte por interruptores de inclinação/Richter e não acelerômetros.

Acelerômetro VS Giroscópio: Giroscópio

Fatores incluem;

• Alcance

Primeiro, mantenha o alcance máximo do giroscópio menor que a velocidade angular máxima que você precisa medir. Por outro lado, mantenha o alcance do giroscópio ligeiramente acima do valor esperado para maior precisão e sensibilidade.

• Digital vs. Analógico (Interfaces)

Quase todos os giroscópios têm interfaces de saída analógica, mas em casos raros, você encontrará alguns com interfaces digitais, i.e., I2C ou SPI. A interface de saída analógica é fácil de integrar com um MCU.

• Número de eixos medidos.

Giroscópio tri-eixo

Um giroscópio 3-eixos recentemente está começando a surgir, os giros disponíveis no mercado sendo de 2 ou 1 eixo. Durante sua seleção, escolha um giroscópio que atenda seus requisitos de medição. Por exemplo, alguns dispositivos 2-eixos frequentemente medem roll e pitch, enquanto o resto pode medir yaw e pitch.

• Consumo de Energia

Se você está trabalhando em projeto alimentado por bateria, sua escolha de giros deve ser considerada em termos de consumo de energia. O consumo de corrente padrão está na faixa de 100s de µA.

Também, veja se o giro tem funcionalidade de sleep para conservação de energia quando não for necessário.

• Recursos Extras

A maioria dos giros tem recurso adicional de saída de temperatura que ajuda na compensação de deriva.

• Custo

O custo dos giroscópios não sobrepõe os outros fatores. Portanto, você pode optar por um barato.

Conclusão

Obrigado por ficar até o último pedaço deste tópico. Esperamos que daqui para frente, você faça escolhas informadas sobre acelerômetros ou giroscópios. Se, no entanto, precisar de alguns esclarecimentos, gentilmente entre em contato conosco para assistência.