O Acelerômetro .

1. Acelerômetro

1. Definição de aceleração

A aceleração é uma taxa temporal de variação da velocidade instantânea. A aceleração média, num certo intervalo de tempo  se define como a razão , em que :[pic 1][pic 2][pic 3]

[pic 4]

A aceleração tem as dimensões de comprimento dividido pelo tempo ao quadrado. A unidade no sistema internacional (SI) é . [pic 5]

Assim a aceleração é a derivada da velocidade em relação ao tempo, . Uma vez que a velocidade é a derivada da posição em relação ao tempo, a aceleração é a derivada segunda de x em relação ao tempo,. Podemos então colocar como:[pic 6][pic 7]

[pic 8]

Se a aceleração for nula, não há variação da velocidade com o tempo, logo a velocidade é constante, e a variação da posição com o tempo é linear. Se a velocidade dor diferente de zero, porém constante, a velocidade varia então, linearmente com o tempo, e a curva da posição contra o tempo é quadrática em t (TIPLER, 2000).

[pic 9]

Figura 1 - Gráfico da aceleração, velocidade e posição para aceleração constante

Movimentos mecânicos podem ser definidos em termos dos parâmetros de deslocamento, velocidade, aceleração e do JERK (variação da aceleração), como citado na tabela abaixo. Um ou mais valores pode ser constante como tempo, variando periodicamente, ou colocando-se de forma complexa. De forma muito ampla, se a variação do tempo de deslocamento é de uma forma geral, contínuo, com algum grau de natureza repetitiva, pode ser considerada como sendo uma vibração (BECKWITH, 1995).

Tabela 1 - Parâmetros relacionados em função do deslocamento

	Definindo o relacionamento
Parâmetro de movimento	Movimento linear	Movimento Angular
Posição	[pic 10]	[pic 11]
Velocidade	[pic 12]	[pic 13]
Aceleração	[pic 14]	[pic 15]
Jerk	[pic 16]	[pic 17]

Segundo a primeira lei de Newton: “Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele”. A segunda lei define que “a mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é impressa”, tendo posse da massa do objeto, é possível definir a aceleração do objeto e consequentementa a força aplicada sobre ele.

1. Definição de acelerômetros

Os acelerômetros são sensores ou transdutores que medem acelerações. A aceleração é medida quão rapidamente a velocidade varia e pode ser obtida segundo uma, duas ou três direções, utilizando acelerômetros uniaxial, biaxial ou tri axial, respectivamente.  Tipicamente, os acelerômetros são constituídos por uma massa de reação suspensa por uma estrutura estacionária.

Este aparelho pode ser visto como um transdutor massa-mola, que se encontra no interior de um sensor, que por sua vez está unido ao corpo. Sempre que este acelera, a inércia faz com que a massa resista. A força exercida pela massa é equilibrada pela mola e, como o deslocamento permitido pela mola é proporcional à força aplicada, a aceleração do corpo é proporcional ao deslocamento da massa. Num acelerômetro, a aceleração é geralmente medida num ponto especial de medida, ao longo de um eixo sensível do acelerômetro. A magnitude da aceleração aplicada é vista, por instrumentos ou circuitos, como um impulso elétrico. O impulso elétrico é depois processado por circuitos externos, podendo ser usado em inúmeras aplicações.  Pode tirar-se partido dos acelerômetros para medir não só acelerações (dinâmicas), como também inclinação, rotação, vibração, colisão e gravidade (acelerações estáticas), constituindo assim um aparelho de elevada utilidade para projetos na área da eletrônica e robótica.

Entre os tipos de acelerômetros podem ser citados:

Eletromecânicos: Também denominados de servos acelerômetros. São baseados na lei de Ampere e são geralmente empregados para medidas de baixas amplitudes (tipicamente < 1 g), e baixas freqüências. Possuem alta exatidão e alto nível de saída, mas a um custo considerado elevado.

Piezelétricos: Os acelerômetros piezelétricos são amplamente utilizados para medição de aceleração, choque e vibrações. Sua sensibilidade pode ser considerada baixa em relação a outros tipos, mas possuem a maior faixa dinâmica de operação tanto em amplitude quanto em freqüência.

Resistivos: Empregam extensômetros resistivos de diferentes tipos e arranjos de PONTE DE WHEATSTONE. Sua sensibilidade pode ser sensivelmente aumentada com extensômetros semicondutores com um elevado fator de extensômetro, sendo neste caso normalmente denominados de piezo-resistivo. São muito uteis na medição de vibrações a freqüências muito baixas (<1Hz).

Capacitivos: São baseados no principio da mudança de capacitância proporcional a uma aceleração aplicada. Recomendados para medições de baixo nível em baixas freqüências (engenharia civil).

Sísmicos: Podem ser construídos de diversas maneiras. Em alguns desses transdutores utiliza-se o modelo de uma massa suspensa e um sistema de transdução baseado em um potenciômetro. Operam em baixas faixas de freqüências (<100Hz) e são indicados para vibrações com lentas variações no seu valor de aceleração.

1. Terminologia

Linearidade: O desvio máximo da curva de calibração de uma linha reta

[pic 18]

Sensitividade: A medida de quanto a saída de um sensor muda com a entrada das variações da aceleração. Medida em Volts/g.

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