El sensor de gravedad es un acelerómetro. Un acelerómetro es un dispositivo que mide la aceleración adecuada (“fuerza g”). La aceleración adecuada no es lo mismo que la aceleración coordinada (tasa de cambio de velocidad). Por ejemplo, un acelerómetro en reposo en la superficie de la Tierra medirá una aceleración g = 9.81 m / s2 hacia arriba. Por el contrario, los acelerómetros en caída libre que orbitan y aceleran debido a la gravedad de la Tierra medirán cero
Los acelerómetros tienen múltiples aplicaciones en la industria y la ciencia. Los acelerómetros de alta sensibilidad son componentes de los sistemas de navegación inercial para aviones y misiles. Los acelerómetros se utilizan para detectar y controlar la vibración en maquinaria rotativa. Los acelerómetros se utilizan en tabletas y cámaras digitales para que las imágenes en las pantallas siempre se muestren en posición vertical. Los acelerómetros se utilizan en drones para la estabilización de vuelo. Se pueden usar pares de acelerómetros extendidos sobre una región del espacio para detectar diferencias (gradientes) en las aceleraciones apropiadas de marcos de referencias asociadas con esos puntos. Estos dispositivos se llaman gradiómetros de gravedad, ya que miden gradientes en el campo gravitacional. Tales pares de acelerómetros en teoría también pueden detectar ondas gravitacionales.
Los modelos de acelerómetro de uno y varios ejes están disponibles para detectar la magnitud y la dirección de la aceleración adecuada (o fuerza g), como una cantidad vectorial, y se pueden usar para detectar la orientación (porque la dirección del peso cambia), coordinar la aceleración ( siempre que produzca fuerza g o un cambio en la fuerza g), vibraciones, golpes y caídas en un medio resistivo (un caso donde la aceleración adecuada cambia, ya que comienza en cero y luego aumenta). Los acelerómetros micromaquinados están cada vez más presentes en dispositivos electrónicos portátiles y controladores de videojuegos, para detectar la posición del dispositivo o proporcionar la entrada del juego.
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Principios físicos
Un acelerómetro mide la aceleración adecuada, que es la aceleración que experimenta en relación con la caída libre y es la aceleración que sienten las personas y los objetos. Dicho de otra manera, en cualquier punto del espacio-tiempo, el principio de equivalencia garantiza la existencia de un marco inercial local, y un acelerómetro mide la aceleración en relación con ese marco. Dichas aceleraciones se miden popularmente en términos de fuerza g.
Un acelerómetro en reposo en relación con la superficie de la Tierra indicará aproximadamente 1 g hacia arriba, porque cualquier punto de la superficie de la Tierra está acelerando hacia arriba en relación con el marco inercial local (el marco de un objeto que cae libremente cerca de la superficie). Para obtener la aceleración debida al movimiento con respecto a la Tierra, se debe restar este “desplazamiento de la gravedad” y hacer correcciones para los efectos causados por la rotación de la Tierra en relación con el marco inercial.
La razón de la aparición de un desplazamiento gravitacional es el principio de equivalencia de Einstein, que establece que los efectos de la gravedad en un objeto son indistinguibles de la aceleración. Cuando se mantiene fijo en un campo gravitacional, por ejemplo, aplicando una fuerza de reacción al suelo o un empuje ascendente equivalente, el marco de referencia para un acelerómetro (su propia carcasa) acelera hacia arriba con respecto a un marco de referencia de caída libre. Los efectos de esta aceleración son indistinguibles de cualquier otra aceleración experimentada por el instrumento, por lo que un acelerómetro no puede detectar la diferencia entre sentarse en un cohete en la plataforma de lanzamiento y estar en el mismo cohete en el espacio profundo mientras usa sus motores para acelerar a 1 g. Por razones similares, un acelerómetro leerá cero durante cualquier tipo de caída libre. Esto incluye el uso en una nave espacial inercia en el espacio profundo lejos de cualquier masa, una nave espacial que orbita la Tierra, un avión en un arco parabólico “cero-g” o cualquier caída libre en el vacío. Otro ejemplo es la caída libre a una altitud suficientemente alta que los efectos atmosféricos pueden ser descuidados.
Sin embargo, esto no incluye una caída (no libre) en la que la resistencia del aire produce fuerzas de arrastre que reducen la aceleración, hasta que se alcanza una velocidad terminal constante. A velocidad terminal, el acelerómetro indicará 1 g de aceleración hacia arriba. Por la misma razón, un paracaidista, al alcanzar la velocidad terminal, no siente que está en “caída libre”, sino que experimenta una sensación similar a ser apoyado (a 1 g) en una “cama” de aire ascendente .
La aceleración se cuantifica en la unidad SI metros por segundo por segundo (m / s2), en la unidad cgs gal (Gal), o popularmente en términos de fuerza g (g).
Para el propósito práctico de encontrar la aceleración de los objetos con respecto a la Tierra, como el uso en un sistema de navegación inercial, se requiere un conocimiento de la gravedad local. Esto puede obtenerse calibrando el dispositivo en reposo o a partir de un modelo de gravedad conocido en la posición actual aproximada.
Los acelerómetros se incorporan cada vez más en dispositivos electrónicos personales para detectar la orientación del dispositivo, por ejemplo, una pantalla de visualización.
Un sensor de caída libre (FFS) es un acelerómetro utilizado para detectar si un sistema se ha caído y está cayendo. Luego puede aplicar medidas de seguridad, como estacionar la cabeza de un disco duro para evitar un choque de cabeza y la pérdida de datos resultante en el impacto. Este dispositivo está incluido en la gran cantidad de productos informáticos comunes y productos electrónicos de consumo producidos por una variedad de fabricantes. También se usa en algunos registradores de datos para monitorear las operaciones de manejo de contenedores de envío. El período de tiempo en caída libre se utiliza para calcular la altura de caída y para estimar el impacto del paquete.
Entrada de movimiento
Algunos teléfonos inteligentes, reproductores de audio digital y asistentes digitales personales contienen acelerómetros para el control de la interfaz de usuario; a menudo, el acelerómetro se usa para presentar vistas horizontales o verticales de la pantalla del dispositivo, en función de la forma en que se sujeta el dispositivo. Apple ha incluido un acelerómetro en cada generación de iPhone, iPad y iPod touch, así como en cada iPod nano desde la cuarta generación. Junto con el ajuste de la vista de orientación, los acelerómetros en dispositivos móviles también se pueden usar como podómetros, junto con aplicaciones especializadas.
Los sistemas de notificación automática de colisión (ACN) también usan acelerómetros en un sistema para pedir ayuda en caso de un accidente automovilístico. Los sistemas ACN destacados incluyen el servicio OnStar AACN, el 911 Assist de Ford Link, el Safety Connect de Toyota, el Lexus Link o el BMW Assist. Muchos teléfonos inteligentes equipados con acelerómetro también tienen software ACN disponible para descargar. Los sistemas ACN se activan al detectar fuerzas G de fuerza de choque.
Los acelerómetros se utilizan en los sistemas de control electrónico de estabilidad del vehículo para medir el movimiento real del vehículo. Una computadora compara el movimiento real del vehículo con la dirección y el acelerador del conductor. La computadora de control de estabilidad puede frenar selectivamente las ruedas individuales y / o reducir la potencia del motor para minimizar la diferencia entre la entrada del conductor y el movimiento real del vehículo. Esto puede ayudar a evitar que el vehículo gire o se vuelque.
Algunos podómetros usan un acelerómetro para medir con mayor precisión el número de pasos dados y la distancia recorrida que un sensor mecánico puede proporcionar.
La consola de videojuegos Wii de Nintendo usa un controlador llamado Wii Remote que contiene un acelerómetro de tres ejes y fue diseñado principalmente para la entrada de movimiento. Los usuarios también tienen la opción de comprar un accesorio adicional sensible al movimiento, el Nunchuk, para que la entrada de movimiento se pueda grabar de ambas manos del usuario de forma independiente. También se usa en la consola Nintendo 3DS.
La PlayStation 3 de Sony utiliza el control remoto DualShock 3 que utiliza un acelerómetro de tres ejes que se puede utilizar para hacer que la dirección sea más realista en los juegos de carreras, como MotorStorm y Burnout Paradise.
El Nokia 5500 sport presenta un acelerómetro 3D al que se puede acceder desde el software. Se utiliza para el reconocimiento de pasos (conteo) en una aplicación deportiva y para el reconocimiento de gestos táctiles en la interfaz de usuario. Los gestos táctiles se pueden usar para controlar el reproductor de música y la aplicación deportiva, por ejemplo, para cambiar a la siguiente canción tocando la ropa cuando el dispositivo está en un bolsillo. Otros usos para el acelerómetro en teléfonos Nokia incluyen la funcionalidad de podómetro en Nokia Sports Tracker. Algunos otros dispositivos proporcionan la función de detección de inclinación con un componente más barato, que no es un acelerómetro verdadero.
Los relojes de alarma de fase de sueño usan sensores acelerométricos para detectar el movimiento de una persona que duerme, de modo que pueda despertar a la persona cuando no está en fase REM, para despertarla con mayor facilidad.
Detección de orientación
Varios dispositivos del siglo XXI usan acelerómetros para alinear la pantalla dependiendo de la dirección en la que se sostiene el dispositivo, por ejemplo, cambiar entre los modos vertical y horizontal. Dichos dispositivos incluyen muchas tabletas y algunos teléfonos inteligentes y cámaras digitales. El Amida Simputer, un dispositivo Linux portátil lanzado en 2004, fue el primer dispositivo portátil comercial en tener un acelerómetro incorporado. Había incorporado muchas interacciones basadas en gestos usando este acelerómetro, incluyendo cambio de página, acercamiento y alejamiento de imágenes, cambio de modo vertical a horizontal y muchos juegos simples basados en gestos.
A partir de enero de 2009, casi todos los teléfonos móviles y cámaras digitales nuevos contienen al menos un sensor de inclinación y, a veces, un acelerómetro para la rotación automática de imágenes, minijuegos sensibles al movimiento y para corregir el movimiento al tomar fotografías.
Estabilización de imagen
Las videocámaras usan acelerómetros para estabilizar la imagen. Las cámaras fijas usan acelerómetros para capturar imágenes borrosas. La cámara no captura la imagen cuando la cámara está en movimiento. Cuando la cámara está quieta (aunque solo sea por un milisegundo, como podría ser el caso de la vibración), se captura la imagen. Un ejemplo de la aplicación de esta tecnología es el Glogger VS2, una aplicación de teléfono que se ejecuta en teléfonos basados en Symbian con acelerómetros como el Nokia N96. Algunas cámaras digitales contienen acelerómetros para determinar la orientación de la foto que se está tomando y también para rotar la imagen actual durante la visualización.
Fuente: Wikipedia
