Понятие и функциональное назначение акселерометров, принцип их действия и сферы применения. Системы связи: GPS, ГЛОНАСС для обнаружения местонахождения. ГЛОНАСС и GPS-мониторинг. Разработка системы контроля движения для пациентов, ее основные функции.
Аннотация к работе
акселерометр связь мониторинг По результатам опросов специалистов, падения считается одним из наиболее серьезных рисков для здоровья пожилых людей, затрагивая большее число людей, чем инсульт и инфаркт, вместе взятые. Решить эту задачу можно с помощью акселерометров, объединенных в систему c микроконтроллерами, обрабатывающими полученную от акселерометров информацию и передающему затем с помощью GPS сигнал тревоги о точном местонахождении близким родственникам. 1 Аналитический обзор существующих устройств 1.1 Акселерометры Акселерометр - прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением). Отклонение массы от её первоначального положения при наличии кажущегося ускорения несёт информацию о величине этого ускорения. В соответствии с этим, они позволяют измерять ускорение вдоль одной, двух и трёх осей. Некоторые акселерометры еще имеют интегрированные системы сбора и обработки данных. Это позволяет создавать завершённые системы для измерения ускорения и вибрации со всеми необходимыми элементами. Основными параметрами акселерометра считаются: · Масштабный коэффициент-коэффициентпропорциональности между измеряемым кажущимся ускорением и выходным сигналом (электрическим сигналом, частотой колебаний (для струнного акселерометра) или цифровым кодом); · Пороговая чувствительность(разрешение) - величина минимального изменения кажущегося ускорения, которое способен определить прибор; · Смещение нулевой отметки - показания прибора при нулевом кажущемся ускорении; · Случайное блуждание - среднеквадратичное отклонение от смещения нуля; · Нелинейность - изменения зависимости между выходным сигналом и кажущимся ускорением при изменении кажущегося ускорения[1]. Виды акселерометров Пьезоэлектрические акселерометры. Считается многоцелевым вибродатчиком, в настоящее время используемый практически почти во всех областях измерения и анализа механических колебаний. Отсутствие движущихся элементов конструкции исключает возможность износа и гарантирует исключительную долговечность пьезоэлектрических акселерометров. Это соответствует закону, согласно которому сила равна произведению массы и ускорения (рис. 1.1). Рис. 1.1 Конструкция пьезоэлектрических акселерометров На частотах, значительно меньших резонансной частоты совместной системы масса - пружина ускорения массы акселерометра идентично ускорению его основания и, отсюда следует, что отдаваемый акселерометром электрический сигнал пропорционален ускорению воздействующих на него механических колебаний. Пьезорезистивные акселерометры Датчики деформации пьезорезистивных акселерометров изменяют электрическое сопротивление пропорционально приложенному механическому напряжению. Целый датчик акселерометра хранит в себе встроенные механические ограничители и обладает довольно высокой прочностью при очень высоком соотношении сигнал/шум. В итоге получается датчик с реакцией на входные ускорения постоянного тока, со стабильной характеристикой демпфирования, которая максимизирует частотную характеристику, и с необходимой прочностью, чтобы противостоять очень высоким ударным и ускорительным нагрузкам. Чувствительный элемент датчика обладает чрезвычайно высочайшим выходным сопротивлением, вследствии этого на подложке датчика ACH-01 компании Atochem Sensors также имеется полевой транзистор с малым током затвора, который представляет собой подобие усилителя напряжения. Варианты датчика выделяются тем, что NAC-203 имеет интегрированные толстопленочные схемы, позволяющие произвести лазерную настройку чувствительности и температурной коррекции в процессе изготовления, а в NAC-201 реализация этих функций предоставляется пользователю. Полоса пропускания по уровню 3 дБ составляет 500 Гц. Вследствии этого, в частности, один из датчиков ускорения компании Motorola содержит двухкристаллическую конструкцию. В более поздних моделях ИМС акселерометров инженеры компании Analog Devices категорически отказались от обратной связи по положению инерционной массы. Акселерометры семейства ADXL также снабжены системой самотестирования. Федеральное космическое агентство (Роскосмос) считается координатором, вместе с другими министерствами и ведомствами выступает в качестве государственного заказчика по Федеральной Целевой Программе «Глобальная навигационная система».