acelerometro

AREA DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Oviedo
ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y MEDIDA

INTRODUCCIÓN
Las técnicas convencionales para detectar y medir la aceleración se
fundamenta en el primer principio descubierto por Newton y descritos en su
Principio de Newton en 1687. La aceleración constante de una masa implica una
fuerza (F = m * a), donde F es lafuerza, a es la aceleración y m es la masa.
Muchos acelerómetros operan detectando la fuerza ejercida en una masa
por una limitación elástica.

Considerando un sistema mecánico simple, que consiste en una masa fija m,
con un muelle con una rigidez k (constante). Si la masa se desplaza una distancia x,
la aceleración debida a la fuerza restauradora del muelle es F = k * x.
Substituyendo enla ecuación de Newton, encontramos que a=k*x/m y podemos
derivar la magnitud de la aceleración observando el desplazamiento x de la masa
fija. Este principio fundamental se utiliza hasta en el más sofisticado y caro
acelerómetro electromecánico; así también trabajan los modernos acelerómetros
micromecanizados.
La Aceleración es el cambio de la velocidad. La unidad de medida es: m/s²,
g (1g =9.8m/s²)
La medida de la aceleración es muy utilizada últimamente gracias a las
excelentes prestaciones de los sensores desarrollados para ser aplicados en
sistemas de seguridad en automoción como en el caso del airbag. Los primeros
sensores de aceleración eran unos sistemas muy complejos y no muy fiables que se
basaban en la medida de los desplazamientos de una masa inercial sujeta a laaceleración con resortes que contrarrestaban el efecto de la fuerza generada por
la masa.
Otras variables que llevan implícita la medida de la aceleración son los
sensores de impacto que se caracterizan por la detección de fuertes aceleraciones

María Jesús Gonzalo Arribas

Curso 2004-2005

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en cortos períodos de tiempo como en el caso de los sensores de choque que
disparan los airbag.
Los sensores utilizados para medir la aceleración se denominan
acelerómetros.
Los acelerómetros son sensores inerciales que miden la segunda derivada de
la posición. Un acelerómetro mide la fuerza de inercia generada cuando una masa
es afectada por un cambio de velocidad.Esta fuerza puede variar:
- la tensión de un muelle.
- la deformación de un elemento.
- la frecuencia de vibración de una masa.

Elementos:
- Masa.
- Mecanismo de suspensión.
- Sensor.

Los de alta calidad incluyen realimentación para mejorar la linealidad.

TIPOS DE ACELERÓMETROS
- Acelerómetros mecánicos
Emplean una masa inerte y resortes elásticos. Los cambios se miden con
galgasextensiométricos, incluyendo sistemas de amortiguación que evitan la propia
oscilación. También se emplean sistemas rotativos desequilibrados que originan
movimientos
oscilatorios
cuando
están
sometidos
a
aceleración

María Jesús Gonzalo Arribas

Curso 2004-2005

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(servoacelerómetros) o detectan el desplazamiento de una masa inerte mediante
cambios en la transferencia de calor ( acelerómetros térmicos ).

- Acelerómetros capacitivos
Modifican la posición relativa de las placas de un microcondensador cuando
está sometido a aceleración. El movimiento paralelo de una de las placas del
condensador hace variar su capacidad. Los acelerómetroscapacitivos basan su
funcionamiento en la variación de la capacidad entre dos ó más conductores entre
los que se encuentra un dieléctrico, en respuesta a la variación de la aceleración.
Los sensores capacitivos en forma de circuito integrado en un chip de silicio
se emplean para la medida de la aceleración. Su integración en silicio permite
reducir los problemas derivados de la temperatura, humedad,...