Technische Definition
Der Drei-Achsen-Beschleunigungssensor ist ein Komponentensensor für die Herstellung von Computer-, Elektronik- und optischen Produkten. Er ist ein Kernbestandteil einer Inertialmesseinheit (IMU) und erfasst und quantifiziert die lineare Beschleunigung im dreidimensionalen Raum. Er liefert Bewegungsdaten für Navigations-, Stabilisierungs- und Bewegungsverfolgungssysteme. Der Sensor arbeitet mit MEMS-Technologie (mikroelektromechanische Systeme), bei der mikroskopische mechanische Strukturen unter Beschleunigung ausgelenkt werden, was messbare Änderungen der Kapazität, des piezoelektrischen Effekts oder der piezoresistiven Eigenschaften verursacht. Diese Änderungen werden in elektrische Signale umgewandelt, die proportional zur Beschleunigung sind. Der Sensor besteht aus Silizium, Polysilizium, Siliziumdioxid und Metallelektroden. Zu den wichtigsten Parametern gehören: Messbereich ±2 bis ±16 g (über Register wählbar; niedrigerer Bereich für höhere Auflösung), Empfindlichkeit 0,98 bis 7,8 mV/g (abhängig vom gewählten Bereich), Frequenzgang 0 bis 1000 Hz (typisch für piezoresistiven Typ), Nichtlinearität ±1 % FS (Full-Scale-Best-Fit-Gerade), Querempfindlichkeit ±2 % (max. Fehler von senkrechten Achsen), Versorgungsspannung 3,3 bis 5,0 V DC (geregelt; niedrigere Spannung reduziert den Stromverbrauch), Stromaufnahme 0,5 bis 1,5 mA (bei 3,3 V Versorgung), Betriebstemperatur -40 bis 85 °C (erweiterter Bereich auf Anfrage), Überlebensschock 10000 g (0,1 ms Halbsinusimpuls), Schutzart IP65 bis IP67 (für industrielle Umgebungen versiegelt, gemäß IEC 60529) und Gewicht 5 bis 15 g (ohne Kabel). Diese Werte sind Referenzbereiche des Verzeichnisses; bestätigen Sie die modellspezifischen Werte mit dem Hersteller. Der Sensor eignet sich für industrielle Anwendungen, die präzise Bewegungserfassung erfordern. Bei der Auswahl sind Messbereich, Empfindlichkeit, Frequenzgang und Umgebungsbewertungen zu berücksichtigen. Schnittstellen umfassen typischerweise digitale oder analoge Ausgänge, aber spezifische Schnittstellen sind nicht aufgeführt. Verifizierungsfragen umfassen die Prüfung des Kalibrierzertifikats, die Bestätigung von Messbereich und Empfindlichkeit für die beabsichtigte Anwendung sowie die Sicherstellung, dass die Schutzart der Installationsumgebung entspricht. Wartungssignale umfassen Drift im Ausgang, erhöhtes Rauschen oder fehlende Reaktion auf bekannte Beschleunigungen. Fehlergrenzen umfassen das Überschreiten der Schockgrenzen, den Betrieb außerhalb des Temperaturbereichs oder die Exposition gegenüber Feuchtigkeit über die IP-Klasse hinaus.
Funktionsprinzip
Der Drei-Achsen-Beschleunigungssensor nutzt MEMS-Technologie. Mikroskopische mechanische Strukturen, typischerweise Prüfmassen, werden bei Beschleunigung ausgelenkt. Diese Auslenkung verändert die Kapazität, erzeugt eine piezoelektrische Ladung oder ändert piezoresistive Eigenschaften. Diese Änderungen werden in elektrische Signale umgewandelt, die proportional zur Beschleunigung sind. Der Sensor misst die Beschleunigung entlang dreier orthogonaler Achsen gleichzeitig und liefert einen dreidimensionalen Beschleunigungsvektor.
