010. Senzor 4 v 1 - Akcelerometr
Oblast dle RVP: Člověk a příroda
Obor: fyzika
Mezipředmětové vztahy: Informační a komunikační technologie
Klíčová slova: akcelerometr, pohyb, přetížení, akcelerace, zrychlení
Pomůcky: iTriangle online, senzor 4v1, bzučák
Zadání:
Vyzkoušejte si funkci 3-osého akcelerometru v senzoru 4v1
Co je cílem:
Zjistit na jakém principu funguje akcelerometr. Sestrojte detektor pohybu založený na změně polohy akcelerometru. Gravitační zrychlení je přítomné i v klidovém stavu.
Teorie:
Akcelerometr je senzor založený na měření výchylky z klidové polohy. 3-osý akcelerometr je schopný měřit současně hodnoty zrychlení v osách x, y i z. Pomocí akcelerometru lze sestavit vektor pohybu – tedy směr pohybu v prostoru i s hodnotou zrychlení v daném směru. Zrychlení je uvedeno v jednotkách G – násobcích gravitačního zrychlení. Pro člověka je smrtelná hodnoty zrychlení/zpomalení okolo 20G, kdy dojde k poškození vnitřních orgánů. Kombinované senzory akcelerometru, gyroskopu, magnetometru a např. tlakoměru umožňují sestavit jednotku pro vyhodnocení polohy předmětu a sestrojit např. výškový/ směrový stabilizátor, který se využívá v tolik populárních dronech.
Postup:
Ze stavebních dílků iTriangle sestavíme měřící stojánek, na který připevníme jednotku iTriangle online, senzor 4v1 s dlouhým kabelem a bzučák. Připojení senzoru 4v1 musí umožňovat volný pohyb nezávisle na iTriangle jednotce.
Zkuste provést pohyb sensorem pokaždé v jedné ose tak, aby měřená hodnota byla konstantní – zrychlení v dané ose je konstantní. Další variantou je pohybovat senzorem tak, aby hodnota zrychlení byla nulová – rychlost je konstantní. Jaký je rozdíl v pohybu senzoru? Nechte senzor v klidu ležet na podložce. Proč je hodnota v jedné nebo více osách nenulová? Jaká je hodnoty gravitační konstanty? Jakou hodnotu zrychlení/ záporného zrychlení(zpomalení) získáte tlesknutím rukou se senzorem o druhou ruku?
V úloze je připravený program pro vyhodnocení změny polohy senzoru. Obdobné senzory slouží například v autoalarmech pro případ odtažení automobilu. V programu je nastavená proměnná mezní hodnota, při které je vyhodnocen pohyb senzoru v ose z a na základě které bzučák vydá krátký zvuk.
V programu je potřeba ošetřit vliv gravitačního zrychlení, které se může v závislosti na poloze senzoru promítnout do jakékoliv osy.
Obrazovky programu a měření:
Fotky z postupu úlohy:
Zdroje na internetu:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Zrychlení
Technické poznámky:
Osa z míří při položeném senzoru zdola nahoru, osa x míří podélně od konektoru přes destičku senzoru a osa y příčně na osu x ve směru popisu na desce plošných spojů. Orientace os je naznačena na desce plošných spojů pro magnetometr, akcelerometr i pro gyroskop.
Metodické poznámky:
WIKI iTriangle
