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Acelerometros

Acelerometros
by

Ricardo Alarcon

on 4 December 2013

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Transcript of Acelerometros

ACELEROMETROS

Tatiana Leal 1160084
Albeiro Peñalosa 1160086
Ricardo Alarcon 1160346

¿ Que es un acelerometro?
Un acelerómetro, es un dispositivo electromecánico que mide las fuerzas de aceleración. Estas fuerzas pueden ser estáticas, como la fuerza de gravedad que te empuja al centro de la tierra, ó dinámicas, como el movimiento o la vibración del acelerómetro.
FUNCIONAMIENTO

Cuando una fuerza se aplica a un acelerómetro, la masa sísmica carga al elemento piezoeléctrico según la segunda ley de newton F=ma. Está fuerza se puede observar en el cambio del voltaje electrostático generado por el material piezoeléctrico.

Esta fuerza física se puede clasificar en dos:
La fuerza de compresión, se puede entender como una fuerza ejercida a un lado del piezoeléctrico y los lados laterales en oposición contra una superficie fija.
La fuerza de flexión implica una fuerza que es ejercida a ambos lados del piezoeléctrico
TIPOS DE MATERIALES

Los materiales piezoeléctricos se pueden clasificar en dos:

Material de Sólo-cristal (generalmente el cuarzo).
Material Cerámico.

Las características de ambos materiales están dadas de acuerdo a la sensibilidad, respuesta de frecuencia, resistencia y resistencia térmica.
EMPRESAS

AMETEK: es una de las muchas compañías que fabrican acelerómetros piezoeléctricos , estos se utilizan en :

Motores de avión.
Helicópteros.
Turbinas de gas de la tierra.
Compresores.
Generadores de gas.
Misiles.
Vehículos de la marina.
ENDEVCO: Está es otra compañía que fabrica acelerómetros piezoeléctricos, entre sus productos tenemos:

Transductores de presión.
Micrófonos.
Instrumentos electrónicos.
Sistemas de calibración.

Las industrias en el espacio aéreo, automotoras, de la defensa, médicas, industriales y de la marina, usan los productos de está empresa.
HISTORIA

El desarrollo del acelerómetro comercial vino con un número de tentativas de encontrar el método más eficaz para medir la vibración en estructuras grandes como puentes y en vehículos en movimiento como los aviones.

Hans J. Meier, a través de su trabajo en el MIT, se da crédito para construir un anunció de Galga de Tensión Acelerómetro en el año de 1938.
Sin embargo, los acelerómetros de galga de tensión eran frágiles y podían producir frecuencias resonantes bajas y también exhibieron una respuesta de baja frecuencia, demostrándose que este no se podía aplicar a las estructuras navales de los aviones.

Por otra parte el sensor piezoeléctrico fue demostrado como mejor opción ante la galga de tensión, debido a la elasticidad del material piezoeléctrico.
Los elementos piezoeléctricos ofrecen una mejor respuesta a frecuencias altas y frecuencias de resonancia altas, permitiendo una reducción de su tamaño y una mejor capacidad de gravedad estándar.

La galga de tensión ofrecía una frecuencia de 200Hz, mientras que el piezoeléctrico ofrecía una frecuencia de 10kHz, lo que hizo posible medir la alta frecuencia de vibración asociada a los movimientos rápidos y a los choques de la duración corta del avión.
DATOS CURIOSOS

Aceleración de la gravedad 1g
Pasajero de un coche en curva 1g
Pasajero de un coche en bache 2g
Coche de fórmula 1 en una vuelta 3g
Bobsled en curva 5g
Pérdida de conciencia 7g
Transbordador espacial 10g
TIPOS DE ACELEROMETROS

Los acelerómetros se caracterizan por su gran aplicación y bajo costo, los tres tipos de acelerómetros más utilizados en la industria son:
Acelerómetro Piezoeléctrico
Acelerómetro Capacitivo Diferencial
MEMS Sistemas Microelectromecánicos (Microelectromechanical Systems, MEMS) se refieren a la tecnología electromecánica, micrométrica.
acelerómetros e inclinómetros de tecnología MEMS, están basados en el traspaso térmico, por convección natural.

Estos dispositivos miden cambios internos, de la transferencia de calor causada por la aceleración, ofreciendo ventajas significativas sobre el empleo de una estructura tradicional sólida de masas de prueba.

Ya que la masa de prueba en el diseño de los sensores MEMS son moléculas de gas, las estructuras móviles mecánicas son eliminadas dentro del acelerómetro.
APLICACIONES
Compresión.
Flexion
Acelerómetro Efecto Hall
Una masa de prueba se calibra a una posición nula usando un resorte. Bajo aceleración, frecuencias variables se obtienen por variación en los tres capacitores diferenciales formados en el circuito.
El circuito forma un oscilador de desplazamiento de fase, cuya frecuencia de oscilación depende del valor de R y C. La masa de prueba se tiene que ajustar usando una fuerza de retroalimentación electrostática para que sea sencillo implementarlo mecánicamente.
Son aquellos que se sirven de una masa sísmica donde se coloca un imán y de un sensor de efecto hall que detecta cambios en el campo magnético-acelerómetros de tipo.
GRACIAS!!
Acelerometro tipo MEMS
Los elementos piezoeléctricos están hechos normalmente de circonato de plomo. Los elementos piezoeléctricos se encuentran comprimidos por una masa, sujeta al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metálica.
Cuando el conjunto es sometido a vibración, el disco piezoeléctrico se ve sometido a una fuerza variable, proporcional a la aceleración de la masa. Debido al efecto piezoeléctrico se desarrolla un potencial variable que será proporcional a la aceleración. Dicho potencial variable se puede registrar sobre un osciloscopio o voltímetro.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
ING ELECTRONICA
2010
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