Ứng dụng của cảm biến gia tốc trong đời sống

Ứng dụng của cảm biến gia tốc đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống nhờ khả năng đo chính xác sự thay đổi tốc độ, góc nghiêng và rung động của các vật thể. Cùng Hiệp Phước Express hiểu rõ về cảm biến này sẽ giúp bạn nhận thức được tại sao nó lại phổ biến và ứng dụng nhiều đến vậy.

Cảm biến gia tốc là gì?

Cảm biến gia tốc (accelerometer) là một loại cảm biến dùng để đo các thay đổi về tốc độ của vật thể, xác định độ nghiêng cũng như phát hiện các rung động hoặc dao động. Hiểu đơn giản, cảm biến này có khả năng nhận biết khi một thiết bị di chuyển, nghiêng hoặc rung lắc, và chuyển đổi các dữ liệu này thành tín hiệu điện để phục vụ các ứng dụng khác nhau.

Nguyên lý hoạt động cơ bản

Nguyên lý hoạt động của cảm biến gia tốc có thể minh họa đơn giản bằng hình ảnh một quả lắc. Khi thiết bị chuyển động, quả lắc sẽ dao động tương ứng theo chuyển động đó. Các cảm biến hiện đại ngày nay thường sử dụng công nghệ MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). 

Cảm biến gia tốc gồm các cấu trúc nhỏ, tinh vi, giúp nhận diện các chuyển động dù là rất nhỏ và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện.

Tại sao cảm biến gia tốc lại quan trọng và phổ biến đến vậy?

Cảm biến gia tốc có vai trò cực kỳ quan trọng trong công nghệ hiện đại nhờ các ưu điểm vượt trội như:

• Độ chính xác cao: Cho phép phát hiện nhanh chóng và chính xác các chuyển động nhỏ nhất.
• Kích thước nhỏ gọn: Có thể tích hợp dễ dàng vào nhiều thiết bị di động như điện thoại, đồng hồ thông minh.
• Tiêu thụ ít năng lượng: Giúp thiết bị hoạt động lâu dài mà không cần nguồn điện lớn.

Những đặc điểm này khiến cảm biến gia tốc xuất hiện ở khắp mọi nơi, từ smartphone giúp phát hiện chuyển động màn hình, ô tô hỗ trợ an toàn khi xảy ra va chạm, cho tới các hệ thống theo dõi sức khỏe cá nhân.

Ứng dụng của cảm biến gia tốc trong đời sống hiện nay

Cảm biến gia tốc ứng dụng rất nhiều trong đời sống hằng ngày, từ các hệ thống kỹ thuật hiện tại cho đến những thiết bị nhỏ nhặt trong nhà chúng ta. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến nhất của cảm biến gia tốc.

Trong kỹ thuật:

Gia tốc kế được dùng để đo lường khả năng tăng tốc của xe. Có thể sử dụng để đo độ rung trên máy móc, nhà xưởng, hệ thống điều khiển hoặc thiết lập an toàn. Chúng cũng được dùng để đo đạc các hoạt động địa chấn, độ nghiêng, độ rung của máy, khoảng cách động hoặc tốc độ có hoặc không ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Dùng gia tốc kế để tạo máy đo trọng lực cũng là một trong những ứng dụng phổ biến trong kỹ thuật.

Trong sinh học

Gia tốc kế được sử dụng nhiều trong lĩnh vực nghiên cứu sinh học. Tín hiệu thu từ gia tốc kế có dãy tần cao 2 trục, 3 trục có thể mô tả lại hành vi của động vật khi chúng ra khỏi tầm nhìn. Phương pháp sử dụng gia tốc kế trên động vật để nghiên cứu hiện đang được các nhà sinh vật học sử dụng ngày càng nhiều.

Trong công nghiệp

Gia tốc kế được sử dụng để giám sát tình trạng của máy móc bằng cách theo dõi sự rung động và những thay đổi trong thời gian hoạt động của trục trên ổ bi của các thiết bị quay như tua bin, máy bơm, quạt, con lăn, máy nén hoặc bạc đạn,…nếu không kịp thời khắc phục sẽ dễ dẫn đến hư hỏng và gây tốn rất nhiều chi phí khi sửa chữa. Dữ liệu thu thập từ cảm biến đo rung chính là giá trị để phân tích nhằm phát hiện hỏng hóc đang diễn ra trên thiết bị trước khi nó bị hư hỏng hoàn toàn.

Giám sát công trình xây dựng

Cảm biến gia tốc được sử dụng để đo các chuyển động và rung động của một công trình được gắn tải trọng động Tải động có thể từ nhiều nguồn khác nhau như:

• Các hoạt động của con người: Chạy bộ, đi bộ, nhảy múa,…
• Máy móc làm việc trong một toàn nhà hoặc trong khu vực xung quanh
• Công trình xây dựng: ép cọc, khoan, khai quật,…
• Xe cộ, tải chuyển động trên công trình cầu
• Va chạm xe cơ giới
• Các tải tác động
• Sự gãy vỡ của các cấu trúc
• Tải gây ra bởi gió
• Áp suất khí
• Động đất, dư chấn,…

Ở các ứng dụng công trình xây dựng, việc đo và ghi lại tổng quát một cấu trúc có đáp ứng được hay không các yêu cầu là rất quan trọng để đánh giá sự an toàn và khả năng tồn tại của cấu trúc đó. Loại giám sát này được gọi là Giám sát Sức khỏe (Health Monitoring), ngoài cảm biến gia tốc ra, chúng còn thường liên quan đến các loại trang thiết bị khác như cảm biến đo độ dịch chuyển (Potentiometers, LVDTs), Cảm biến đo biến dạng (Strain Gauges, Extensometers), Cảm biến tải trọng (Load Cells, Piezo-Electric Sensors),…

Trong Y khoa

Vài năm qua, các hãng như Nike, Fitbit,…đã chế tạo các loại đồng hồ thể thao có tích hợp cảm biến gia tốc để kiểm soát được tốc độ, quãng đường cho người sử dụng chúng. Nhờ vào các cảm biến này mà đồng hồ có thể đếm được số bước chân, giúp cho người dùng có thể thiết lập chế độ vận động như đi bộ vài ngàn bước mỗi ngày. Gia tốc kế được đề xuất sử dụng trong mũ bảo hiểm để đo đạc vận động và va chạm, và nhiều ứng dụng y khoa khác đang dùng loại cảm biến này.

Và rất nhiều những lĩnh vực khác như: Vận tải, điện tử gia dụng, chuyển động, chụp ảnh,… Nếu quan tâm và thíchtìm hiểu thêm những thông tin hữu ích khác từ Hiệp Phước Express, thì bạn sẽ thích bài viết về cách đóng gói thùng loa cây trong vận chuyển của chúng tôi.

Câu hỏi thường gặp về ứng dụng của cảm biến gia tốc (FAQ)

Cảm biến gia tốc và cảm biến con quay hồi chuyển khác nhau như thế nào?
Cảm biến gia tốc đo chuyển động tuyến tính (thẳng) như rung động, rơi, lắc lư, trong khi cảm biến con quay hồi chuyển (gyroscope) đo chuyển động xoay quanh các trục. Chúng thường được sử dụng kết hợp để cung cấp thông tin toàn diện về chuyển động của thiết bị.

Làm thế nào để biết điện thoại của tôi có cảm biến gia tốc?
Bạn có thể kiểm tra bằng cách tải các ứng dụng như CPU-Z, Sensor Box hoặc truy cập phần thông tin phần cứng trên điện thoại. Hầu hết các smartphone hiện đại đều được trang bị cảm biến gia tốc.

Cảm biến gia tốc có thể đo được những gì?
Cảm biến gia tốc có thể đo:

• Gia tốc tuyến tính theo các trục X, Y, Z.
• Góc nghiêng so với mặt phẳng.
• Rung động hoặc va đập.
• Chuyển động như đi, chạy, rơi, lắc lư.

Ứng dụng nào của cảm biến gia tốc là quan trọng nhất?
Ứng dụng quan trọng nhất là trong ngành điện tử tiêu dùng, đặc biệt là điện thoại thông minh. Ngoài ra, cảm biến này còn đóng vai trò thiết yếu trong:

• Hệ thống túi khí an toàn của ô tô.
• Thiết bị theo dõi sức khỏe, đếm bước chân.
• Ứng dụng trong robot và thiết bị điều khiển từ xa.

Cảm biến gia tốc là một công nghệ nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, giúp mở ra nhiều khả năng trong các lĩnh vực như công nghệ, y tế, ô tô, thiết kế…. Cảm biến gia tốc đóng vai trò âm thầm nhưng vô cùng quan trọng giúp nâng cao chất lượng công việc và đời sống. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm những thông tin hữu ích khác thì hãy theo dõi Hiệp Phước Express nhé!