سنسور سرعت و شتاب (Velocity and Acceleration Sensors)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سرعت و شتاب (Velocity and Acceleration Sensors) :
سنسورهای سرعت و شتاب برای اندازه گیری حرکت اجسام استفاده می شوند. این سنسورها در علوم مختلف از جمله دینامیک ماشین آلات، رباتیک، خودروسازی، هوافضا و حتی لوازم الکترونیکی مصرفی (تلفن های هوشمند) کاربرد دارند. سرعت میزان تغییر مکان نسبت به زمان است (
\[ v = dx/dt \]) و شتاب میزان تغییر سرعت نسبت به زمان (
\[ a = dv/dt = d^2x/dt^2 \]). این کمیت ها معمولا به صورت برداری (دارای اندازه و جهت) هستند. سنسورها می توانند این کمیت ها را به صورت خطی (در راستای یک محور) یا زاویه ای (چرخشی) اندازه گیری کنند.
انواع سنسورهای سرعت:
تاکوژنراتور (Tachogenerator): یک ژنراتور DC کوچک که ولتاژ خروجی آن متناسب با سرعت چرخش است. برای اندازه گیری سرعت زاویه ای موتورها.
انکودرها (Encoder): با شمارش پالس ها در واحد زمان، سرعت محاسبه می شود.
سنسورهای مغناطیسی (هال یا MR): با تشخیص عبور دندانه های چرخ دنده یا قطب های مغناطیسی.
سرعت سنج لیزری داپلر (Laser Doppler Velocimetry): غیرتماسی، با اندازه گیری تغییر فرکانس نور لیزر بازتابیده از ذرات متحرک.
انواع سنسورهای شتاب (شتاب سنج):
پیزوالکتریک (Piezoelectric): برای شتاب های دینامیک (ارتعاشات).
خازنی (Capacitive) MEMS: رایج ترین در وسایل الکترونیکی.
پیزومقاومتی (Piezoresistive): برای شتاب های بالا (ضربه).
حرارتی (Thermal): با اندازه گیری جابجایی یک حباب هوای گرم.
سنسورهای سرعت زاویه ای (ژیروسکوپ): برای اندازه گیری نرخ چرخش. انواع: مکانیکی (چرخ طیار)، نوری (فیبر نوری، حلقه لیزری)، و ارتعاشی (MEMS).
واحدهای اندازه گیری: سرعت خطی (m/s)، سرعت زاویه ای (rad/s یا deg/s)، شتاب خطی (m/s² یا g)، شتاب زاویه ای (rad/s²).
\[ v(t) = \frac{dx(t)}{dt} \quad , \quad a(t) = \frac{dv(t)}{dt} = \frac{d^2x(t)}{dt^2} \]کاربردها: پایش وضعیت ماشین آلات (آنالیز ارتعاشات)، کنترل حرکت ربات ها، سیستم های ناوبری اینرسی (INS)، کیسه هوای خودرو (تشخیص تصادف)، تثبیت تصویر در دوربین ها، تشخیص حرکت در تلفن های هوشمند (چرخش صفحه)، و ردیابی فعالیت های ورزشی. این سنسورها نقش کلیدی در فناوری های مدرن دارند.
