3-Achsen-Beschleunigungssensor

Der 3-Achsen-Beschleunigungssensor ist eine Komponente, die in der Herstellung von Computer-, Elektronik- und optischen Produkten verwendet wird. Er ist ein Kernbestandteil einer Inertialmesseinheit (IMU), die lineare Beschleunigung entlang dreier senkrechter Achsen (X, Y, Z) erfasst und misst. Durch die Umwandlung mechanischer Bewegung in elektrische Signale liefert er Bewegungsdaten, die für Navigations-, Stabilisierungs- und Orientierungssysteme unerlässlich sind. Das Gerät nutzt die Technologie mikroelektromechanischer Systeme (MEMS), bei der winzige kapazitive Platten oder piezoelektrische Elemente die Auslenkung einer Prüfmasse unter Beschleunigung erfassen und für jede Achse proportionale Spannungssignale erzeugen. Typische Materialien umfassen Silizium, Polysilizium und Siliziumdioxid. Zu den wichtigsten Parametern gehören: Messbereich ±2 bis ±16 g (über Register wählbar; niedrigerer Bereich für höhere Auflösung), Empfindlichkeit 0,98 bis 7,82 mV/g (skaliert mit der Bereichseinstellung), Null-g-Offset ±30 mg (werkskalibriert), Nichtlinearität ±0,5 % FS (beste Gerade im Vollausschlag), Querempfindlichkeit ±1 % (zwischen orthogonalen Achsen), Bandbreite 0 bis 1000 Hz (benutzerwählbarer Tiefpassfilter), Versorgungsspannung 1,8 bis 3,6 V DC (Einzelversorgung), Stromaufnahme 0,35 bis 0,45 mA (bei 3,3 V, Normalmodus), Betriebstemperatur -40 bis 85 °C (Industriequalität), Schocküberleben 10000 g (0,1 ms Halbsinus), Gehäusegröße 3×3×0,9 mm (LGA-Gehäuse) und Gewicht 0,05 g (typisch). Diese Werte sind Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden. Der Beschleunigungssensor eignet sich für die Integration in Systeme, die präzise Bewegungserfassung erfordern, aber Entwickler sollten die Kompatibilität mit ihrer Schnittstelle und den Umgebungsbedingungen bestätigen.

Der Beschleunigungssensor nutzt MEMS-Technologie. Im Inneren ist eine Prüfmasse über winzige Siliziumfedern aufgehängt. Wenn das Gerät einer Beschleunigung ausgesetzt ist, verschiebt sich die Masse relativ zum festen Rahmen. Diese Verschiebung ändert die Kapazität zwischen kammartigen Elektroden oder belastet piezoelektrische Elemente. Die Änderung wird in ein Spannungssignal umgewandelt, das proportional zur Beschleunigung für jede Achse ist. Die Signale werden dann verstärkt, gefiltert und für die Ausgabe digitalisiert. Messbereich und Bandbreite können über Register konfiguriert werden, was einen Kompromiss zwischen Auflösung und Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht.