Hiç telefon ekranınızın otomatik döndürülmesinin nasıl çalıştığını merak ettiniz mi? Bunun tamamı İvmeölçerler sayesinde! Bugünkü makalede, İvmeölçerler hakkında bilmeniz gereken her şeyi ve ilgili hareket sensörlerini ele alacağız!
Ana konumuza geçmeden önce, ivmeölçerleri daha iyi anlamanıza yardımcı olacak birkaç kavramı gözden geçirelim:
- I2C: Entegre Devreler Arası İletişim olarak da bilinir, popüler bir seri iletişim protokolüdür, iki telli bir veri transferi veriyolu.
- SPI: Seri Peripheral Arayüzü olarak da bilinir, bir arayüz veriyolu olarak işlev gören senkron seri veri protokolüdür.
- ADC: Analogdan Dijitale Dönüştürücüler olarak da bilinir, temelde bir analog girişi dijital bir girişe dönüştürürler.
Bu kavramlarla ilgili herhangi bir şüpheniz varsa, lütfen bu makaleleri derinlemesine okumak için bağlantılara tıklayın!
Bunu bir kenara bırakırsak, bu makalede ele alınacak konulara bakalım:
- İvmeölçerlerin Genel Görünümü
- Formüller ve hesaplamalar
- Tavsiyeler
- Uygulamalar
- Projeler
- İlgili ürünler
İvmeölçerlerin Genel Görünümü
İvmeölçer nedir?
İvmeölçerler, bir nesnenin hızındaki değişim oranını ölçen elektromechanik cihazlardır. Kısacası, hareketle ilişkili herhangi bir titreşime yanıt vermek için kullanılan bir cihazdır.
İvmeölçer nasıl çalışır?
Bir ivmeölçerin nasıl çalıştığını anlamak için, bir ivmeölçere nelerin girdiğini bilmeniz gerekir. İşte bu konuda size yardımcı olacak basit bir diyagram, burada yaygın olarak kullanılan piezoelektrik ivmeölçeri örnek olarak kullanıyoruz:
Adından da anlaşılacağı gibi, piezoelektrik ivmeölçer, piezoelektrik doğal kuvars kristali veya kurşun zirkonat titanat (PZT) kullanır ve bu, piezoelektrik etki olarak adlandırılabilir. Bir ivme kuvveti uygulandığında, kristal ivme kuvvetine orantılı bir voltaj üretir. Kuvvet daha sonra ölçülür.
Basit bir örnek vermek gerekirse, aşağıdaki resim bir 3 eksenli MPU9250 ivmeölçer sensörü. Eğer bunu yere düz bir şekilde bırakırsanız ve Z ekseni yukarı bakıyorsa, sensörün Z ekseni çıktısı = 1 g veya 9.8m/s^2 olurken, X ve Y = 0’dır. Bunun nedeni, X ve Y ekseninde başka bir kuvvetin etkisi olmamasıdır, yerçekimi kuvveti bunları etkilemez.
Not: “g” yerçekimi kuvvetini, m/s^2 ise ivme ölçüm birimini ifade eder (bununla ilgili daha derinlemesine bilgi vereceğiz).
Bir ivmeölçerin çalışma prensibini derinlemesine öğrenmek isterseniz, Instrumentation Today’s page sayfasını kontrol edin, burada doğal kuvars kristalinin nasıl kesildiği ve kurşun zirkonat titanat (PZT) ile nasıl değiştirildiği anlatılmaktadır.
İvmeölçer Çeşitleri
Daha önce Piezoelektrik ivmeölçerden kısaca bahsettik, ancak başka birçok ivmeölçer olduğunu biliyor musunuz? Ancak biz yalnızca birkaç yaygın olanına odaklanacağız. Gelin her birine daha yakından bakalım!
Piezoelektrik İvmeölçer
Bu ivmeölçerin adı Piezoelektrik kuvars kristalinden gelmektedir, ancak yaygın bir piezoelektrik ivmeölçer kurşun zirkonat titanat (PZT) kullanır. Bu algılama elemanı, ivme altında orantılı bir elektrik yükü veya çıkış üretir ve titreşimi ölçer.
Piezoelektrik ivmeölçerler genellikle test ve ölçüm amaçları için kullanılır. Onların en güzel yanı, kolayca kurulabilmeleri, geniş bir frekans yanıtı sağlamaları ve yüksek hassasiyet sunmalarıdır. Bu nedenle, titreşim testleri için popüler bir seçimdir!
Piezorezistif İvmeölçer
Piezorezistif ivmeölçer, Piezoelektrik ivmeölçere benzer bir isim taşısa da, karıştırılmamalıdır, oldukça farklıdırlar!
Piezorezistif ivmeölçerin çalışma prensibi, bir gerilimi ölçen bir gerilme ölçer ile oldukça benzerdir. Stresi ölçer. Piezorezistif bir malzeme ile yapılmıştır ve üzerine bir kuvvet uygulandığında deforme olur; burada dirençteki değişim ölçülür.
“`html
Piezorezistif ivmeölçerinin yüksek bant genişliği, kısa süre içinde yüksek frekansları ölçmesine olanak tanır, bu da onu çarpışma veya silah testleri için mükemmel kılar. Ancak, düşük hassasiyeti nedeniyle titreşim testleri için o kadar faydalı değildir.
Kapasitif MEMS İvmeölçer
MEMS’in Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler anlamına geldiğini biliyor musunuz? Yani, teknik olarak ivmeölçerlerin üretimi için bir teknolojidir. MEMS kendisi bir ivmeölçer değildir, ancak hem Kapasitif hem de Piezorezistif ivmeölçerlerin üretiminde kullanılır! Bahsettiğimiz diğer iki ivmeölçerden farklı olarak, ivmelenme altında sismik kütledeki kapasitans değişikliklerini ölçer.
Kapasitif MEMS ivmeölçerler aslında türlerinin en küçük ve en ucuz olanlarıdır ve bu, MEMS üretim teknolojisine borçludur! Düşük frekanslı hareket, titreşim ve durağan ivmeyi ölçmede mükemmeldirler. Bu nedenle, günlük yaşamımızda, örneğin telefonlarımızda, oldukça yaygındırlar.
Formüller ve hesaplamalar
İvme Nedir?
İvme, temel olarak bir hız değişimini belirli bir zaman diliminde ifade eder. Peki hız nedir? Hız, belirli bir yönde gidiş hızınızdır.
Newton’un üç hareket yasası şöyle der:
- Duracak olan şeyler ve hareket eden şeyler, bir tür kuvvet itip çekmediği sürece sabit bir hızla hareket etmeye devam eder.
- Bir kuvvet bir nesneye etki ettiğinde (itme veya çekme), nesnenin hızı veya yönü değişir (diğer bir deyişle, ivmelenir). Kuvvet ne kadar büyükse, nesne o kadar çok ivmelenir.
- Bir kuvvet bir nesneye etki ettiğinde, zıt yönde eşit bir kuvvet (reaksiyon denir) de etki eder. Bu yasa bazen, “hareket ve reaksiyon eşit ve zıttır.” şeklinde yazılır.
Formüller
İvme hesaplamadan önce, hızı hesaplamanız gerekecek ve işte hız için formül:
Hız = d/t
burada d = mesafe ve t = zamandır.
Hız, hız hesaplamak için aynı formülü paylaşmasına rağmen, yönü de belirtmeniz gerekecek.
Hızı bulduğunuzda, ivmeyi bulmak için bu formülü kullanabilirsiniz:
a = v/t
burada a = ivme, v(f) = son hız, v(i) = başlangıç hızı ve t(f) = son zaman ve t(i) = başlangıç zamanıdır. İvme için S.I birimi m/s2‘dir,
Hesaplama
Bir örneğe bakalım: Bir yarış arabası 15 m/s’den 35 m/s’ye 3 saniyede ivmeleniyor. Ortalama ivmesi nedir?
Yani, soruya bakarak, şunları biliyoruz:
V(f) = 35 m/s , V(i) = 15 m/s, T(f) = 3s ve T(i) = 0s.
“`
Buradan, değerleri formüle yerleştirebiliriz:
A = (35 – 15)/(3-0)
A = 20/3
A = 6.66 m/s2
Ref: prepscholar
İvmeölçerin Uygulamaları
Hız Trenleri
Hız trenleri yolculara bu kadar çok heyecan ve adrenalini nasıl sağlıyor? Bir ivmeölçer kullanarak, herkes bir hız treninin ivmesini test edebilir! Genellikle bir jiroskop ile birlikte kullanılır.
Akıllı Telefon
Ekran döndürme konusunu daha önce bahsetmiş olsak da, ivmeölçeri kullanan uygulamalar da var! Örneğin, sağlık takip uygulamaları. Bir ivmeölçer kullanarak, telefonunuzu yanınızda tuttuğunuz sürece kalori alımınızı ve ne kadar egzersiz yaptığınızı takip edebilirler!
İvmeölçer ile Projeler
Projelerimize geçmeden önce, Seeed’de ilginizi çekebilecek bazı ivmeölçerleri sunuyoruz:
ADXL 3-Eksen İvmeölçer serisi
Artık bir ivmeölçerin nasıl çalıştığını anladığımıza göre, bununla yapabileceğiniz bazı ilginç projelere bakalım!
Kablosuz Pil Gerektirmeyen Fare
Evet, pillerle vedalaşabilirsiniz ve artık farenizde pil değiştirmek veya şarj etmek konusunda endişelenmenize gerek yok! Ayrıca, bu projeyi yapmak için çok fazla bileşene ihtiyacınız yok, bu da onu oldukça basit hale getiriyor!
İhtiyacınız olanlar:
- İvmeölçer breakout kartı
- Microcontroller
- Dirençler
- Boost
- PCB
Bu proje ilginizi çekiyorsa, detayları buradan kontrol edin!
Bluetooth Verisi Gönderen Bir Postür Dedektörü
Bel ağrısı mı yaşıyorsunuz? Bu, kötü postürünüzden kaynaklanıyor olabilir! Bu projeyle, telefonunuz aracılığıyla hemen uyarılacaksınız, bu da uzun vadede sağlığınızı iyileştirmeye yardımcı olacaktır!
İhtiyacınız olanlar:
- Arduino UNO/ Seeeduino V4.2
- Analog ivmeölçer
- LED’ler: Kırmızı, Sarı, Yeşil
- buton anahtarı
- breadboard
- BLE shield
Çekici geliyor mu? Daha fazla bilgi için bu projeyi buradan kontrol edin!
İlgili Hareket Algılama Sensörleri
Bildiğimiz gibi, ivmeölçerler genellikle diğer hareket algılama sensörleri ile birlikte kullanılır. Bu nedenle, jiroskopları ve IMU’ları tanıtacağız:
Jiroskop
- Üç halka içinde askıya alınmış bir rotor içerir, bunlara gimbal denir.
- Preseksiyon etkisi ile, jiroskoplar dönme ekseni döndüğünde yer çekimine karşı koyabilir. Böylece, otomatik olarak yanlara ayarlanır.
Jiroskoplardan bahsetmişken, Seeed ayrıca aşağıdaki 6 eksenli jiroskop ve ivmeölçer ürünlerini sunmaktadır:
“`html
İvmeölçer Modülü (IMU)
- IMU, 9 eksenli sensör olan İvmeölçer Modülü’nü ifade eder ve yön, hız ve gravitasyonel kuvvetler ölçer.
- İvmeölçer, Jiroskop ve Manyetometre‘yi bir araya getirir.
Aynı şekilde, Seeed burada birkaç IMU sunuyor!
Özet
Ve bu kadar! İvmeölçerler ve ilgili hareket algılama sensörleri hakkında biraz bilgi verdik! İvmeölçer ile yapabileceğiniz ilginç projelerden temel bilgilere kadar her şeyi kapsadık. Umarım bu, ivmeölçerlerin arka planını daha iyi anlamanıza yardımcı olmuştur! Eğer daha fazla hareket algılama sensörleri ile ilgili makalelerle ilgileniyorsanız, aşağıdaki bağlantılara göz atmayı unutmayın.
Önerilen Okumalar
Arduino ile MPU9250 İvmeölçer ve Jiroskop Nasıl Kullanılır – Bir MPU9250’e sahip misiniz ama nasıl kullanacağınızı bilmiyor musunuz? Bu bloga göz atın!
İvmeölçer ile Jiroskop sensörü ve IMU, nasıl seçim yapılır? – Hangi hareket algılama sensörünün sizin için en uygun olduğunu mu bilmiyorsunuz? Bu bloga tıklayın ve öğrenin!
Arduino İvmeölçerler: ADXL356, ADXL345 ve ADXL335 Karşılaştırma Rehberi – Derinlemesine bir ivmeölçer incelemesi mi istiyorsunuz? Bu blog tam ihtiyacınız olan şey!
“`