تحقیق آخرین فن آوری ، طرز کار ، دقت ، سرعت قیمت و کاربردهای اصلی وسایل اندازه گیری شتاب سنج های تشخیص چرخش در تبلت و موبایل

توضیحات

 عنوان فارسی: آخرین فن آوری ، طرز کار ، دقت ، سرعت  قیمت و  کاربردهای اصلی وسایل اندازه گیری شتاب سنج های تشخیص چرخش در تبلت و موبایل

• اهمیت تحقیق
• اهداف تحقیق
• سوالات
• مواد و روش
• چکیده
• شتاب سنج
•  شتاب‌سنج یا Accelerometer:
• ژیروسکوپ یا Gyroscope:
• اصول فیزیکی
• ساختار
• کاربردها
• مهندسی
• زیست‌شناسی
• صنعت – مانیتور کردن سلامت دستگاه
• مانیتور کردن ساختمان و بنا
• استفاده‌های پزشکی
• ناوبری
• حمل و نقل
• ورودی حرکت
• جهت یابی
• پایدار کردن تصویر
• شتاب سنج های موبایل
• شتاب سنج ها چگونه کار می کند و در تلفن های هوشمند  نقش آن  چیست
• دقت شتاب سنج ها
•  روش کار با شتاب سنج ها
•  قیمت شتاب سنج ها
• نتیجه گیری
• منابع

شتاب سنج

1-1 شتاب‌سنج یا Accelerometer:

همانطور که از اسم آن هویداست، این سنسور وظیفه محاسبه شتاب را  بر عهده دارد. زمانی که تلفن در حالت سقوط آزاد پرتاب می‌شود یا زمانی که دستگاه را به این سمت و آن سمت می‌چرخانید، شتاب دستگاه تغییر می‌کند و زمانی که آن را بی‌حرکت رها می‌کنید، شتاب به صفر باز می‌گردد. سنسور مشابهی در تلفن‌های هوشمند جهت تشخیص حالت دستگاه در حالت لنداسکیپ (افقی) یا عمودی (پرتره) نیز وجود دارد. به علاوه اپلیکیشن‌ها به کمک این سنسور می‌توانند تشخیص دهند که  حتی تلفن بر روی صفحه نمایش قرار دارد یا به پشت قرار گرفته است.

2-1ژیروسکوپ یا Gyroscope:

سنسور ژیروسکوپ نیز همانند شتاب‌سنج، می‌تواند در تشخیص حالت قرار گرفتن دستگاه موثر باشد. منتها دقت این سنسور نسبت به سنسور شتاب سنج بالاتر است و بیشتر می‌تواند دقیق عمل کند. این سنسور خصوصا در قابلیت‌ چرخان دوربین اندروید، جهت تشخیص میزان چرخانده شدن دوربین نقش مهمی ایفا می‌نماید.

3-1اصول فیزیکی

شتاب سنج مقدار شتاب صحیح را که شتاب نسبت به جسم در حال سقوط آزاد است را اندازه گیری می کند. شتاب صحیح شتابی است که اجسام و اشخاص آن را احساس می کنند. معمولاً شتاب را برحسب نیروی گرانش ‘g=9.8m/s^2’اندازه گیری می کنند. به عبارت دیگر، بر اساس اصل هم-ارزی در فیزیک در هر نقطه از فضا یک دستگاه مرجع مانا وجود دارد، و شتاب سنج شتاب نسبت به آن دستگاه شتاب را اندازه می گیرد. [1] به این صورت که فرض می‌کند اگر قرار بود در دستگاه مرجع مانا بدون شتاب باشد هیچ نیرویی به آن وارد نمی شد و حال نیروهای وارد به خود را اندازه می گیرد و شتابی را که باید داشته باشد حدس می زند.

شتاب صحیح شتابی است که با توجه به نیروهای وارد بر جسم محاسبه می شود. طبق اصل هم-ارزی تفاوتی بین جسمی که در یک سفینهٔ فضایی با شتاب 1g حرکت می‌کند و جسمی که روی زمین قرار دارد و تحت نیروی گرانش 1g قرار دارد وجود ندارد و تحت اثر همان نیروهایی قرار دارد که جسم در حال حرکت شتاب دار تحت اثر آنها است. بنابراین شتاب سنجی که در حالت ساکن نسبت به سطح زمین قرار گرفته است شتابی برابر 1g به سمت بالا را نشان خواهد داد، زیرا هر نقطه روی سطح زمین نسبت به دستگاه مرجع لخت محلی به سمت بالا شتاب می گیرد. این دستگاه مرجع لخت محلی دستگاه یک جسم در حال سقوط آزاد روی سطح زمین است. برای اینکه مقدار شتاب خالص ناشی از حرکت را نسبت به زمین به دست آوریم باید مقدار تفاوت شتابی که گرانش ایجاد می کند، را کم کرد. از آنجایی که نیروی گرانش موجب شتاب صحیح نمی‌شود و شتاب سنج نسبت به شتاب گرانشی حساس نیست، و مقدار آن را نمی‌تواند مستقیماً اندازه گیری کند، این موضوع به طور کلی در مورد هر میدان گرانشی درست است.

علت وجود اختلاف به دلیل گرانش را می توان با اصل هم ارزی انیشتین[2] توجیه کرد. این اصل بیان می‌کند که اثر گرانش بر اجسام از اثر شتاب دستگاه مرجع غیر قابل تفکیک است. هنگامی که در یک میدان گرانشی به وسیلهٔ اعمال نیروی واکنش از طرف زمین و یا نیروی مخالف برابر دیگری به سمت بالا در حالت سکون هستیم، دستگاه مرجع برای یک شتاب سنج (بدنهٔ شتاب سنج) نسبت به دستگاه مرجع متصل به جسم در حال سقوط آزاد دارای شتابی به سمت بالا است. اثر شتاب این دستگاه مرجع از هر شتاب دیگری که روی ابزار اعمال می شود، غیر قابل تفکیک است. بنابراین یک شتاب سنج نمی‌تواند تفاوت بین نشستن درون یک موشک روی سکوی پرتاب و حرکت در همان موشک با شتاب 1g در اعماق فضا را تشخیص دهد.

به همین دلیل یک شتاب سنج در هنگام سقوط آزاد شتاب صفر را نشان می دهد. این موضوع شامل استفاده از شتاب سنج درون یک سفینهٔ اکتشافی در اعماق فضا و به دور از هر جرم، سفینه ای که به دور زمین می گردد، هواپیمایی که در قوس سهموی صفر-g یا هر مسیر سقوط آزاد دیگری در خلا را طی می کند، می شود. یک مثال برای این مورد سقوط آزاد از ارتفاع زیاد با صرف نظر از اثر اتمسفری است.

اگرچه این موضوع در مورد یک سقوط غیر آزاد که مقاومت هوا موجب نیروی پس کشی و کاهش شتاب می‌شود صدق نمی‌کند، ولی پس از اینکه به سرعت حد رسیدیم، شتاب سنج شتاب 1g به سمت بالا را احساس می کند. این شتاب ناشی از نیروی پس کشی است. مثالی عملی از این مسئله هنگامی است که یک چترباز در حال سقوط به سرعت حد می رسد و دیگر احساس نمی‌کند که در حال سقوط آزاد است و احساسی مشابه خوابیدن روی تختی از هوا دارد.

شتاب در دستگاه SI با واحد متر بر ثانیه بر ثانیه (m/s2)، در دستگاه cgs با واحد Gal و به طور معمول با واحد نیروی گرانش (g) تعیین می شود.

به دلایل عملی برای اندازه گیری شتاب اجسام نسبت به زمین، مثلاً برای استفاده در سیستم‌های ناوبری ماندی، اطلاعاتی از گرانش در محل مورد نیاز است. که این مشکل از طریق تنظیم دستگاه در حالت سکون[3] یا از طریق یک مدل تقریبی از گرانش در محل کنونی برطرف می شود.

4-1ساختار

به طور مفهومی، یک شتاب سنج مانند یک جسم میرا کننده روی یک فنر عمل می کند. هنگامی که شتاب سنج با شتابی حرکت می کند، جسم به اندازه ای جابجا می‌شود که نیروی وارد شده از فنر به جسم، جسم را با شتابی برابر شتاب بدنهٔ شتاب سنج حرکت دهد. سپس با اندازه گیری میزان جابجایی مقدار شتاب اندازه گیری می شود.

شتاب سنج‌های جدید معمولاً بر پایهٔ سیستم‌های الکترومکانیکی میکرومتری (MEMS) هستند. این ادوات در واقع ساده‌ترین ادوات تحقق پذیر MEMS هستند. این ادوات دارای تیر آزادی (cantilever beam) هستند که به یک جرم لرزه ای متصل است می باشند؛ علاوه بر اینها شامل اندکی اجزای دیگر نیز می باشند. میراکنندگی در اثر گازهای باقی‌ماندهٔ محبوس شده در داخل دستگاه ایجاد می شود. تا زمانی که Q-factor خیلی کم نیست، میراکنندگی موجب حساسیت کم نمی‌شود. تحت اثر شتاب خارجی جرم لرزه ای متصل به تیر آزاد از مکان طبیعی خود منحرف می شود. این انحراف به صورت آنالوگ یا دیجیتال اندازه گیری می شود. معمولاً خازن بین مجموعه ای از تیرهای ثابت و مجموعه ای از تیرهایی که به جرم‌های لرزه ای متصل اند اندازه گیری می شوند. این روش ساده، قابل اعتماد و ارزان است. گنجاندن مقاومت‌های پیزو (piezoresistor) در فنرها برای آشکارسازی تغییر شکل فنر و متعاقباً انحراف آن‌ها جایگزین خوبی برای روش قبل می باشد. این روش تنها چند مرحله پردازش اضافه در فرایند ساخت نیاز دارد. برای حساسیت‌های بالا از تونل زنی کوانتومی نیز استفاده می شود. این روش نیاز به یک پردازش اختصاصی دارد که آن را بسیار گران می کند. اندازه گیری‌های نوری در محیط آزمایشگاهی انجام شده اند.

نوع غیر معمول دیگری از شتاب سنج‌های بر مبنای تکنولوژی MEMS شامل یک گرم کننده کوچک در پایین یک برآمدگی توخالی خیلی کوچک است. گرم کننده هوای داخل محفظه را گرم می‌کند و موجب بالا آمدن آن می شود. یک ترموکوپل بر روی محفظه مشخص می‌کند در کجا هوای گرم به محفظه می رسد و انحراف آن از مرکز برآمدگی محفظه اندازه گیریی از شتابی است که به سنسور اعمال شده است. بیشتر شتاب سنج‌های میکرو مکانیکی در صفحه کار می کنند، به این معنی که طوری طراحی شده اند که تنها به شتاب در راستای برش زیرلایه (die) حساس هستند. به وسیله ترکیب کردن دو وسیله به صورت عمود بر یکدیگر بر روی یک زیرلایه می توان یک شتاب سنج دو محوری ساخت که شتاب را در دو راستا اندازه گیری می کند. به وسیله اضافه کردن یک وسیله شتاب سنج دیگر خارج از صفحه می توان در سه راستا شتاب را اندازه گیری کرد. این ترکیب همواره خطای بسیار کمتری نسبت به حالتی دارد که افزاره‌ها را پس از ساخت جداگانه با هم ترکیب کنیم.

شتاب سنج‌های میکرومکانیکی برای اندازه گیری در محدوده‌های بسیار وسیعی، که به هزاران g هم می رسد، به کار می روند. طراح باید مصالحه ای بین حساسیت و حداکثر مقدار شتاب قابل اندازه گیری انجام دهد.

 توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق