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Acelerómetro: ¿Qué es y cómo funciona? Características y usos

Un acelerómetro es un dispositivo que mide la aceleración, el cual es el cambio de velocidad de un objeto. La medición se realiza en metros por segundo o en fuerzas G. Los acelerómetros tienen una gran utilidad al detectar las vibraciones en los sistemas, así como en diversas aplicaciones de orientación.

EL ACELERÓMETRO

¿Alguna vez se te preguntaste, por qué la pantalla de tu teléfono inteligente cambia la orientación de la imagen mostrada? Esto y más sobre el acelerómetro te lo explicaremos a continuación.

Prácticamente todos nosotros usamos dispositivos electrónicos. Smartphones populares, tablets, relojes inteligentes, reproductores portátiles, entre otros. La música y las películas se caracterizan por un diseño cada vez más avanzado que obliga al uso de componentes cada vez más eficientes.

 

Actualmente, los fabricantes de dispositivos electrónicos están tratando de hacer que sus productos se destaquen con su uso versátil. Las cámaras de los últimos teléfonos inteligentes pueden tomar una foto, incluso en condiciones de iluminación difíciles.

Las tabletas, gracias a la alta potencia informática, reemplazan a las computadoras. Los relojes inteligentes, además de mostrar la hora, también le permiten medir su ritmo cardíaco, calcular el consumo de calorías y determinar su posición utilizando el módulo GPS.

Uno de los elementos que a menudo se montan en varios tipos de dispositivos electrónicos es un acelerómetro, también llamado acelerómetro o transductor de aceleración. Su tarea principal es la medición precisa de la aceleración lineal y angular.

El acelerómetro mide su propio movimiento y, gracias a su pequeño tamaño y peso relativamente bajo, puede montarse en prácticamente cualquier dispositivo. El transductor de aceleración mide la aceleración en tres ejes, es decir, X, Y y Z.

¿Cuál es la aplicación práctica del acelerómetro? ¿Cómo funciona este componente electrónico extremadamente popular? ¿Qué vale la pena saber sobre él?

Información sobre el acelerómetro

El uso inicial de acelerómetros se limitó a la industria automotriz, o más precisamente a las bolsas de aire. Con el tiempo, muchos fabricantes de dispositivos electrónicos comenzaron a montar acelerómetros en sus productos, gracias a lo cual ofrecieron mayores posibilidades y una gama más amplia de uso.

A medida que avanzaba la tecnología, el acelerómetro se hizo más pequeño y más preciso, gracias a lo cual amplió aún más su uso. Su construcción se ha mejorado constantemente para ofrecer fiabilidad y un funcionamiento sin problemas, incluso en caso de uso intensivo.

Actualmente, estos son componentes electrónicos caracterizados no solo por una tasa de falla muy baja, sino también por una larga vida, incluso en el caso de uso frecuente, por lo que se usan en muchos dispositivos electrónicos.

¿Cómo funciona el acelerómetro?

Muchos principiantes en electrónica y robótica se preguntan, cómo funciona un acelerómetro. En primer lugar, vale la pena recordar que el acelerómetro mide con precisión la aceleración en tres ejes, es decir, X, Y, Z.

Direcciones del acelerómetro. Imagen Vía.

Los acelerómetros, según el tipo, difieren en estructura, pero el principio de funcionamiento es similar. Dentro del acelerómetro hay pequeñas estructuras de cristal que son muy sensibles incluso al más mínimo movimiento. Cuando aparece, las estructuras se distorsionan mientras generan tensión.

El transductor de aceleración analiza instantáneamente este voltaje y lo utiliza no solo para determinar con precisión la velocidad, sino también para determinar la orientación. El acelerómetro registra cada vibración y cambio en su posición, por lo que puede usarse de muchas maneras.

El uso de acelerómetros en cámaras

Los acelerómetros se montan a gran escala en cámaras y videocámaras, y más específicamente en los mecanismos responsables de la estabilización de imagen. Con el desarrollo de la fotografía, los dispositivos de grabación de imágenes se hicieron cada vez más pequeños, lo que aumentó aún más los problemas de estabilidad.

Los fotógrafos y camarógrafos móviles no siempre usan trípodes o gimbals, por lo que los fabricantes intentan compensar todas las vibraciones de la manera más efectiva posible. El uso de un acelerómetro hizo que los dispositivos de grabación de video fueran aún más eficientes y útiles. El acelerómetro integrado en la cámara te permite tomar fotos nítidas incluso mientras corres.

Muchos aspirantes a fotógrafos a menudo se enfrentan a fotografías borrosas, que en la mayoría de los casos no son adecuadas para su procesamiento y uso posterior. En el caso de las cámaras, el acelerómetro compensa todas las vibraciones que el camarógrafo transfiere al dispositivo. La estabilización efectiva significa que incluso las fotos grabadas sin ningún sistema de soporte de estabilización, en forma de trípodes o gimbals, se caracterizan por la suavidad y la falta de desenfoque de la imagen.

Cuando el acelerómetro detecta vibraciones, inmediatamente envía una señal a los motores en miniatura que estabilizan la imagen.

El acelerómetro en un teléfono inteligente

Los teléfonos inteligentes o celulares modernos son otro grupo de dispositivos en los que se incluyen acelerómetros. Debido a sus propiedades, los acelerómetros hacen que el teléfono se convierta en un controlador que se utiliza, entre otros.

En aplicaciones diversas: Los usuarios de teléfonos inteligentes son particularmente aficionados a los juegos de carreras en los que el teléfono inteligente se convierte en el volante de un automóvil o motocicleta. El transductor de aceleración te permite sentir mejor la atmósfera del juego y sentir verdaderas emociones deportivas.

Además, el acelerómetro también le permite cambiar la orientación de la imagen en caso de que el usuario cambie la posición del teléfono inteligente de horizontal a vertical o viceversa (por supuesto, cuando esta opción no está bloqueada). Las capacidades del acelerómetro también usan varios tipos de aplicaciones. Uno de ellos es el podómetro, que gusta especialmente a las personas que se preocupan por su figura y llevan un estilo de vida activo.

El acelerómetro en drones

Los vehículos aéreos no tripulados, comúnmente llamados drones, son cada vez más utilizados. Dispositivos de este tipo, son utilizados tanto por aficionados como por personas involucradas profesionalmente en la grabación de imágenes.

Actualmente, los drones están equipados con cámaras de alta resolución, gracias a las cuales la imagen grabada se distingue por una gran cantidad de detalles. Además, el uso de lentes brillantes significa que los drones graban hermosos disparos incluso en condiciones de iluminación difíciles. Sin embargo, debe recordarse que incluso el mejor equipo no podrá grabar un buen material si el dron no es estable.

Los vehículos aéreos no tripulados son relativamente livianos, a menudo pesan menos de 500 gramos, por lo que sin un sistema estabilizador efectivo, todos los disparos serían borrosos. Uno de los elementos de este sistema es el acelerómetro, que es responsable de la medición detallada de la aceleración lineal y angular. Gracias a él, el dron no solo puede volar de manera estable, sino también colgar en el lugar indicado por el operador incluso en días ventosos.

Sensores de aceleración en relojes inteligentes y bandas inteligentes

Los relojes o bandas inteligentes, son cada vez más comunes en cualquier lugar. Son utilizados no sólo por personas que practican deportes, sino también por aquellos que valoran el diseño moderno.

Una de las opciones interesantes que ofrece este tipo de dispositivo es la retroiluminación automática de la pantalla cuando levanta la mano y mira su reloj o banda. Esta función aparentemente insignificante es extremadamente útil por la noche.

Otra característica muy interesante en los relojes inteligentes es la medición precisa de varios tipos de actividades deportivas. El acelerómetro incorporado en una banda o reloj inteligente detecta todo, incluso las vibraciones más delicadas, gracias a las cuales puede proporcionar información precisa al usuario.

Estas propiedades son útiles, entre otras. mientras practicas correr o, por ejemplo, saltar la cuerda.

Acelerómetros en laptops o portátiles

Solo pocos conocedores saben que los acelerómetros también se encuentran instalados en las computadoras portátiles. Los acelerómetros en las computadoras portátiles tienen principalmente funciones de protección. ¿Cómo funciona esto en la práctica? El más susceptible a golpes, vibraciones y daños mecánicos sigue siendo una unidad de disco popular, es decir, HDD.

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Durante su trabajo, el disco gira a una velocidad muy alta, alcanzando hasta varios miles de revoluciones por minuto. Vale la pena saber que incluso los rasguños más pequeños en la superficie del disco hacen que las aplicaciones se carguen más lentamente, y todo el sistema puede bloquearse.

En una situación en la que la computadora portátil se desliza de nuestras manos o se cae del escritorio, el acelerómetro detecta el movimiento del dispositivo e inmediatamente envía una señal al sistema que controla el disco duro sobre la necesidad de terminar el trabajo de inmediato. De esta manera, el riesgo de daños en el disco duro se mantiene al mínimo.

Gracias a los modernos transductores de aceleración, todas las operaciones se llevan a cabo en una fracción de segundo.

El acelerómetro en las minicomputadoras

Los acelerómetros digitales, gracias a su pequeño tamaño y muy bajo peso, se pueden montar incluso en lugares de difícil acceso. En las tiendas de electrónica y robótica profesionales puede encontrar una amplia selección de transductores de aceleración, compatibles con todas las mini computadoras más populares.

Los acelerómetros de este tipo pueden ser alimentados por un voltaje con un amplio rango que puede ajustarse con precisión. Además, los transductores digitales de aceleración se distinguen por un consumo de energía muy bajo, lo que aumenta aún más su aplicabilidad. Dependiendo del modelo y fabricante específicos, el acelerómetro puede comunicarse a través de buses 12C y SPI.

Otra ventaja de los sensores que miden la aceleración axial y lineal es el amplio rango de temperatura de funcionamiento, garantizando un funcionamiento estable y sin problemas en prácticamente todas las condiciones. Los acelerómetros se pueden usar fácilmente a temperaturas muy bajas y muy altas.

A pesar de las amplias posibilidades, los acelerómetros se caracterizan por un funcionamiento simple e intuitivo, por lo que pueden ser utilizados no solo por expertos, sino también por novatos en electrónica, robótica y aficionados.

Acelerómetros en robótica

Otro campo de la ciencia en el que los acelerómetros son extremadamente populares es el desarrollo constante de la robótica. Hasta hace poco, los robots se usaban principalmente en fábricas para trabajos pesados ​​o precisos. Actualmente, se están enviando robots al espacio y patrullando las calles de la ciudad.

En ciertos países, los policías locales apoyan hasta 3 tipos diferentes de robots que advierten a los usuarios de los peligros y las obstrucciones en el camino. En última instancia, los dispositivos son para dirigir el tráfico, lo que aumentará significativamente la capacidad de las calles e intersecciones.

La mayoría de los robots que se mueven independientemente o están controlados, están equipados con acelerómetros que miden con precisión la aceleración en tres ejes. En las aplicaciones que incluyen acelerómetros, estos minimizan la posibilidad de volcar y, en consecuencia, dañar el robot.

Acelerómetros en Scooter eléctricos

Otro dispositivo en el que se montan los acelerómetros es una patineta eléctrica, que se ha convertido en un medio de transporte extremadamente popular, especialmente en ciudades abarrotadas y congestionadas.

El corazón de este tipo de dispositivo es la eficiente batería de iones de litio, que se caracteriza por su alta capacidad. La celda no solo permite acelerar, dependiendo del fabricante y el modelo específico, de varias a varias docenas de kilómetros por hora, sino que también garantiza un amplio rango, que a menudo supera los 20 km.

Para que el vehiculo eléctrico sea seguro, toda la estructura debe ser estable. Los acelerómetros se utilizan para medir la aceleración en este tipo de dispositivo, que transfiere instantáneamente la información recopilada al controlador.

Los avances del acelerómetro

Actualmente, se están realizando trabajos muy avanzados sobre el uso de acelerómetros para el control remoto de máquinas. Las fuerzas combinadas de automatización, robótica y electrónica construyen y prueban sistemas que permiten reproducción precisa de movimientos de la mano humana.

En este tipo de proyectos, entre otros, los acelerómetros que se pueden colocar incluyen en el guante responsable de controlar el robot. ¿Para qué se puede usar esa tecnología? En primer lugar, este tipo de robots podría verificar si hay cargas peligrosas que puedan contener explosivos. Además, esta tecnología también podría usarse en medicina para realizar procedimientos y cirugías remotas.

Los robots equipados con acelerómetros también podrían usarse en el rescate.

Diferencia entre acelerómetro y giroscopio

En electrónica y robótica tratamos con muchos sensores, gracias a los cuales podemos recibir información precisa del entorno. Muchos principiantes confunden el acelerómetro con el giroscopio, aunque su principio de funcionamiento es significativamente diferente.

El giroscopio fue inventado en 1852 por un físico, astrónomo y descubridor francés de las corrientes de Foucault. Jean Bernard Léon Foucault fue uno de los primeros en medir la velocidad de la luz en el aire y el agua. Además, construyó un prisma y un fotómetro, es decir, dispositivos que permiten realizar mediciones precisas, entre otros.

Intensidad de luz

Los principiantes a menudo se preguntan, ¿cómo funciona? El giroscopio determina la orientación por medio de la gravedad de la Tierra. Su construcción se basa en un disco de rotación lenta, también llamado rotor, que se monta dentro de una rueda más grande con mayor estabilidad. Durante la rotación, el rotor permanece estacionario e indica con precisión la fuerza gravitacional central. El acelerómetro, por otro lado, mide su movimiento, gracias al cual está montado en varios dispositivos electrónicos.

¿Cómo elegir un buen acelerómetro?

La más amplia selección de transductores de aceleración se puede encontrar en tiendas especializadas en electrónica y robótica. Se aconseja a las personas que recién comienzan su aventura con estos campos de la ciencia que consulten con empleados especializados de tiendas que les ayudarán a elegir el modelo correcto, adaptado a los requisitos específicos del proyecto.

El primer parámetro técnico al que prestar especial atención es el rango de medición, que se expresa en gramos. Este parámetro debe adaptarse a su diseño y método de uso del transductor de aceleración.

Otro tema importante es la fuente de alimentación, o más precisamente el rango de voltaje y el voltaje de los terminales. En caso de que el acelerómetro se conecte, por ejemplo, a un miniordenador Arduino, elija un modelo con el mismo voltaje. De lo contrario, deberá utilizar un convertidor.

Vale la pena verificar si el acelerómetro también tiene el regulador de voltaje mencionado anteriormente. Además, la resolución también es importante, que se expresa en bits para cada eje. En las tiendas profesionales puedes encontrar conjuntos de sensores que, además del acelerómetro, también incluyen un giroscopio, magnetómetro, brújula e incluso un altímetro. Los conjuntos de este tipo garantizan una gran cantidad de información extremadamente útil que se puede utilizar para diversos fines.

A pesar del diseño avanzado, los conjuntos también se caracterizan por sus pequeñas dimensiones, por lo que se pueden montar en muchos dispositivos electrónicos. Debido al desarrollo extremadamente rápido de la electrónica y la robótica, los acelerómetros se instalarán en un número creciente de dispositivos. si el acelerómetro también tiene el regulador de voltaje mencionado anteriormente.

 

Consultas: Botland Accelerometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Accelerometer

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/accelerometer-sensor

Acelerómetro: ¿Qué es y cómo funciona? Características y usos
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