Was ist ein 3-Achsen-Beschleunigungsmesser?
Ein 3-Achsen-Beschleunigungsmesser ist ein Gerät, mit dem die Beschleunigung entlang der drei Achsen im Raum gemessen werden kann - der vorderen und hinteren X-Achse, der linken und rechten Y-Achse sowie der oberen und unteren Z-Achse. Da ein Beschleunigungsmesser die Beschleunigung in Bezug auf einen Zustand des freien Falls misst, in dem keine Kräfte außer der Schwerkraft auf ihn einwirken, wird die 3D-Beschleunigung in einem Standardzustand von Null oder in einem schwerelosen Zustand betrachtet, obwohl der Beschleunigungsmesser selbst Masse hat. Die Eigenschaften eines 3-Achsen-Beschleunigungsmessers machen ihn daher zu einer Schlüsselkomponente von Trägheitsleitsystemen, wie z. B. an Flugkörpern oder Flugzeugen, die Änderungen der Beschleunigung messen, die sich auf den Nettoträgheitszustand des Fahrzeugs auswirken.
Da Sensoren für mikroelektromechanische Systeme (MEMs) zur Messung der Beschleunigung allgemeiner und erschwinglicher geworden sind, wurde der 3-Achsen-Beschleunigungsmesser in mehrere Verbrauchergeräte integriert. Es kann verwendet werden, um komplexe Beschleunigungskräfte bei Fahrgeschäften in Vergnügungsparks und bei Videospiel-Controllern zu untersuchen und um humanoiden Robotern die Simulation des Laufens zu ermöglichen. Die Technologie des 3-Achsen-Beschleunigungsmessers wurde auch in Überrollschutz- und Vibrationssysteme für Automobile, Navigationssteuerungen im Massentransport und für die Stabilität in Industrieanlagen integriert.
Die Beschleunigungsmessertechnologie wird häufig mit dem 3D-Gyroskop verglichen, das ebenfalls in drei Achsen arbeitet und seit vielen Jahrzehnten in Schiffen und Flugzeugen als mechanisches Gerät eingesetzt wird. Eine moderne Version des Computer-Beschleunigungsmessers in diesen Anwendungen basiert auf einem Mikrochipsensor, der die Differenzkapazität misst, die bei der Beschleunigung auftritt. Dieses Signal wird in eine Spannung umgewandelt, die in Steuerungssysteme eingespeist wird. Bei den meisten 3-Achsen-Beschleunigungsmessgeräten handelt es sich um Technologien, mit denen Fahrzeuge, Steuerungssysteme und Industriemaschinen wie Pumpen und Kompressoren mit maximaler Effizienz arbeiten und gleichzeitig die Bewegung des Objekts im Verhältnis zur Schwerkraft messen können.
Die Idee, wie ein 3-Achsen-Beschleunigungsmesser funktioniert, hat auch dazu geführt, dass er in eine Vielzahl moderner Technologien integriert wurde. Ein Beispiel sind tragbare elektronische Anzeigegeräte, bei denen sich die Bildschirmanzeige beim Bewegen des Geräts in eine aufrechte Position gegenüber der Schwerkraft dreht. Animierte Beschleunigungsmesseranzeigen können zusammen mit der Motion-Capture-Technologie jedoch nicht nur für Spiel- und Telefonbildschirme verwendet werden. Dieselben Daten können auch analysiert werden, um die Bewegung des menschlichen Körpers zu bestimmen, um festzustellen, wie sich die Kleidung während des Gebrauchs abnutzt, um eine optimale Biokinetik für Läufer und andere Sportler zu erzielen und um medizinische Anwendungen wie Herz-Lungen-Wiederbelebungstechniken (CPR) durchzuführen.
Die virtuelle Beschleunigungssensorsoftware ist jetzt auch für das defensive und militärische Training verfügbar. Die Software misst 3-Achs-Beschleunigungsmesser-Aufprallkräfte wie Kraft, Geschwindigkeit und Richtung gegen einen Dummy, der im Box-, Kampfsport- und Kampftraining eingesetzt wird. Das Feedback gibt direkten Zugriff auf Schwachstellen in der Technik, die verbessert werden müssen.