Veröffentlicht von Lucas am 1. November 2008

Wie funktioniert der Beschleunigungssensor?

Accelerometer

Drehst du den iPod beim Musikhören ins Querformat, wechselt das System automatisch in Coverflow. Bei Spielen wird der Beschleunigungssensor sogar zur präzisen Steuerung verwendet. Beim Browsen in Safari kannst du durch einfaches Kippen die Webseiten im Querformat anzeigen lassen. Warum ist das so?

Eine Masse ist träge. Wird die Masse bewegt, wirkt auf sie eine Trägheitskraft. Diese Trägheitskraft wird im Beschleunigungssensor durch eine Testmasse – im iPod/iPhone ist es Silizium – ermittelt. Somit kann bestimmt werden, ob eine Geschwindigkeitszunahme oder -abnahme stattfindet.

Beschleunigungssensor

Man nennt den Beschleunigungssensor auch Accelerometer (engl.: acceleration = Beschleunigung), B-Messer oder G-Sensor. Die Genauigkeit des Sensors liegt oftmals im Prozent- oder Promillebereich.

Seit Kurzem haben sogenannte mikro-elektrisch-mechanische Systeme (MEMS) an Bedeutung zugenommen, deren Testmasse aus Silicium hergestellt wird. Der Sensor im iPod ist ein miniaturisiertes Feder-Masse-System, bei denen die “Federn” nur wenige ?m breite Silicium-Stege sind und auch die Masse aus Silicium hergestellt ist. Durch die Auslenkung bei Beschleunigung kann zwischen dem gefedert aufgehängten Teil und einer festen Bezugselektrode eine Änderung der elektrischen Kapazität gemessen werden. Der gesamte Messbereich entspricht einer Kapazitätsänderung von nur ca. 1 pF (Pikofarad; internationale Einheit für elektrische Kapazität), daher muss die Elektronik zur Auswertung dieser kleinen Kapazitätsänderung gleich auf demselben Halbleiterbaustein integriert werden.

Diese Art von Beschleunigungssensoren hat den Vorteil relativ geringer Stückkosten (Massenfertigung) und hoher Zuverlässigkeit (manche solcher Sensoren können noch Beschleunigungen bis zum Tausendfachen des Messbereichs ohne Schaden überstehen). Auf Grund der geringen Größe zeichnen sie sich auch durch hohe Messgeschwindigkeit aus.

Zusammenfassung

Mit Apples Worten einfacher gesagt:

Im Beschleunigungssensor des iPod touch arbeiten drei Elemente zusammen: Siliziummasse, Siliziumfedern und elektrischer Strom. Die Siliziumfedern messen mithilfe des elektrischen Stroms die Position der Siliziummasse. Beim Drehen des iPod touch kommt es in den Siliziumfedern zu Schwankungen im Stromfluss. Diese Schwankungen werden vom Beschleunigungssensor erfasst, und der iPod touch passt daraufhin das Display entsprechend an.


2 Kommentare zu “Wie funktioniert der Beschleunigungssensor?”

  1. Glenny
    02:54 am 3. Dezember 2011

    Hi, just wanted to say, I liked this article. It was inspiring. Keep on posting!

    Antworten

  2. Dimoco
    10:12 am 22. Februar 2012

    das finde ich super, vielen dank für infos.

    Antworten

Schreibe einen Kommentar