מד האצה לעומת ג'ירוסקופ
מד התאוצה והגירוסקופ הם שני התקני חישת תנועה הנפוצים בשימוש בציוד טכנולוגי מודרני. פעולתם מבוססת על הרעיון של אינרציה, שהיא חוסר הרצון של מסות לשנות את מצב התנועה שלה, מכאן שנקרא יחידות מדידה אינרציאליות ביישומים הנדסיים.
מד האצה, כפי שהשם מרמז, משמש למדידת התאוצה הליניארית, וג'ירוסקופים משמשים למדידת פרמטרים שונים של תנועה סיבובית. בשילוב המידע המתקבל משני המכשירים, ניתן לחשב ולהקרין את תנועתו של עצם במרחב התלת מימדי ברמת דיוק גבוהה.
עוד על מד תאוצה
מד התאוצה הוא מכשיר המשמש למדידת התאוצה הנכונה; כלומר התאוצה הפיזית שחווה אובייקט. זה לא בהכרח מודד את קצב השינוי של המהירות בפריים הזה, אלא את התאוצה שחווים הגוף או הפריים. מד תאוצה מציג תאוצה של 9.83ms-2 על פני כדור הארץ, אפס בנפילה חופשית ובמרחב, בזמן מנוחה. במילים פשוטות, מד התאוצה מודד את האצת כוח ה-g של האובייקט או הפריים.
באופן כללי, למבנה של מד תאוצה יש מסה המחוברת לקפיץ (או שניים). התארכות הקפיץ תחת הכוח המופעל על המסה נותנת מדד לתאוצה הנכונה הפועלת על המערכת או המסגרת. גודל ההתארכות מומרת לאות חשמלי על ידי מנגנון פיזואלקטרי.
מדדי תאוצה מודדים את כוח ה-g הפועל על הגוף ומודד תאוצה לינארית בלבד. זה לא יכול לספק מדידות מדויקות לגבי תנועת הסיבוב של הגוף, אבל יכול לספק מידע לגבי הכיוון הזוויתי של הפלטפורמה על ידי הטיית וקטור הכבידה.
למד האצה יש יישומים כמעט בכל תחום הדורשים תנועה של מכונה במרחב תלת מימדי כדי למדוד ובמדידות של כוח המשיכה. מערכת הניווט האינרציאלית, המהווה חלק מהותי ממערכת הניווט של המטוסים והטילים משתמשת במד תאוצה דיוק גבוה וגם המכשירים הסלולריים המודרניים כמו טלפונים חכמים ומחשבים ניידים משתמשים בהם. במכונות כבדות משתמשים במד תאוצה לניטור הרטט. למדי תאוצה יש נוכחות משמעותית בהנדסה, רפואה, מערכות תחבורה ואלקטרוניקה צריכה.
עוד על ג'ירוסקופ
ג'ירוסקופ הוא מכשיר למדידת כיוון של פלטפורמה ופועל על בסיס עקרון שימור התנע הזוויתי. עקרון שימור מצבי התנע הזוויתי אומר, כאשר גוף מסתובב מנסה לשנות את צירו, הגוף מפגין חוסר רצון מהשינוי, כדי לשמר את התנע הזוויתי שלו.
באופן כללי, לג'ירוסקופים מכניים יש מסה מסתובבת (בדרך כלל דיסק) המחוברת לגימבל באמצעות מוט הפועל כציר.המסה מסתובבת ללא הרף, וכאשר חל שינוי בכיוון הבמה, בכל אחד משלושת הממדים, היא נשארת לזמן מה במקומה המקורי. ממדידת שינויי המיקום של מסגרת הג'ירוסקופ ביחס לציר הסיבוב, ניתן לקבל מידע על שינוי הכיוון הזוויתי.
בשילוב מידע זה עם מדי תאוצה, ניתן ליצור תמונה מדויקת של מיקום המסגרת (או האובייקט) במרחב תלת מימדי.
כמו מדי תאוצה, גם הג'ירוסקופים הם מרכיב עיקרי במערכות ניווט ובכל תחום הנדסי שקשור לניטור תנועה. במכשירים אלקטרוניים מודרניים לצרכן, במיוחד מכשירים ניידים כגון טלפונים חכמים ומחשבי כף יד, משתמשים גם במד תאוצה וגם בגירוסקופים כדי לשמור על הכיוון, כדי לשמור על התצוגה תמיד בכיוון הנכון. עם זאת, מדי התאוצה והגירוסקופים הללו שונים במבנה.
מה ההבדל בין מד תאוצה לגירוסקופ?
• מד התאוצה מודד תאוצה ליניארית נכונה כגון כוח g.
• בעוד, גירוסקופים מודדים את השינוי בכיוון באמצעות וריאציה של מאפייני הזווית כגון תזוזה זוויתית ומהירות זוויתית.
