Acelerometro fae

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Física Aplicada à Electrónica
ISEL - DEETC

Trabalho Acelerómetro
Nota Importante: Este trabalho deve ser realizado fora das aulas. Pode aproveitar as aulas práticas para concluir este trabalho se tiver concluído o trabalho de laboratório previsto. Deve ser entregue juntamente com o 5º Trabalho de Laboratório. Pode imprimir apenas a folha de rosto e as folhas em que responde as questões quelhe são colocadas. Não é necessário entregar as restantes folhas do trabalho.

TURMA

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Elementos Nome

Grupo

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Data

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I Acelerómetro - Introdução
Um acelerómetro é um dispositivo que, tal como o seu nome indica, permite medir a aceleração. Este tipo de sensor encontra-se cada vez mais presente em aparelhos electrónicosportáteis, como por exemplo telemóveis e acessórios de consolas de jogos, permitindo um novo tipo de interacção entre o utilizador e a máquina. Acelerómetro caseiro Um método rudimentar para saber se uma mesa está bem alinhada com o chão é encher com água um copo e colocá-lo sobre a mesa. De acordo com o angulo que a superficie da água faz com as paredes do copo é possível determinar qual dos lados da mesaestá mais baixo. Na verdade, esta inclinação dá-se devido à aceleração gravitacional.

1º Semestre - 2010/11

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Suponha agora que o copo se encontra cheio até metade e coloque-o sobre um objecto móvel, um skate ou algo parecido. Ao empurrá-lo para frente, uma das laterais do copo fica mais cheia que a outra devido à aceleração. A partir do ângulo de inclinação da água é possíveldeterminar a força aplicada e a aceleração. Ao permanecer em equilibrio (parado ou com velocidade constante) o nível da água estabiliza-se no copo, sinal de que não existe aceleração no plano horizontal. Quanto mais forte for a aceleração, mais a água oscila. O que o acelerómetro faz é medir estes movimentos, através do ângulo que o líquido forma em relação ao seu estado inicial e através dele indica-nosa aceleração a que o corpo está sujeito. Este é um exemplo rudimentar de acelerómetro. Modelos muito mais sofisticados são utilizados actualmente. Acelerómetro mecânico O acelerómetro mais simples, é o mecânico. Constrói-se unindo uma massa de prova a um dinamómetro cujo eixo está na mesma direcção que a aceleração que se deseja medir. De acordo com a Lei Fundamental da Dinâmica ou Segunda Lei deNewton

F = ma
r
O dinamómetro permite medir o módulo de F , a partir do qual se pode determinar o módulo da aceleração a :

r

a=

F m

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Novas tecnologias Actualmente é possível construir acelerómetros de três eixos (X,E,Z) num chip, incluindo no mesmo a parte electrónica que se encarrega de processar os sinais medidos. Um tipo de acelerómetro bastanteusado actualmente é baseado na tecnologia MEMS (Micro electro mechanical systems). Existem vários tipos de acelerómetros MEMS, um modelo típico consiste numa massa de prova ligada às placas de um condensador. A variação da capacidade do condensador depende da distância entre as placas, a qual por sua vez depende da aceleração. Ao medir a variação da capacidade é possível determinar a aceleração.Devido a seu processo de fabrico estes sensores podem ser bastante compactos e económicos. Um exemplo é o LIS302DL, usado no WiiMote e também no iPhone:

A estrutura microscópica do acelerômetro e um LIS302DL, comparado com uma moeda

A aplicação mais óbvia para o acelerómetro é a mudança da orientação da tela ao girar o aparelho. A grande questão é que quase todos os aparelhos utilizam telascom orientação vertical, mas, actividades como navegar na web ou assistir vídeos, exigem um ecran com orientação horizontal. Normalmente, é preciso activar uma opção para alterar o modo, mas com um acelerómetro este procedimento pode ser feito automaticamente.

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II
Um aluno realiza um projecto com um acelerómetro de dois eixos, ou seja um dispositivo que mede...
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