מד תאוצה

מד תאוצה (באנגלית: Accelerometer) הוא חיישן המשמש למדידת תאוצה קוויות.

המכשיר משמש בתחומים רבים במדע ובתעשייה. מדי תאוצה רגישים במיוחד נמצאים במערכות ניווט אינרצאליות המשמשות מערכות אמל"ח מתקדמות.

מד תאוצה מספק לרוב וקטור, גודל וכיוון, של התאוצה אותה הוא חש בציר מסוים. אין מדובר בתאוצה של המדיד אלא התאוצה של הכוחות החיצוניים הפועלים עליו.

לעיתים מד תאוצה מורכב משניים או שלושה מדי תאוצה יחד דבר המאפשר מדידת התאוצה בשלוש דרגות חופש (שלושה צירים שונים).

נהוג לסמן את רכיבי המדידה של מד תאוצה ב-Qv.

במנוחה, כשאינו נע ונמצא על פני השטח של כדור הארץ כאשר ציר המדידה מאונך לקרקע, ימדוד בקירוב 9.81 m/s^2 (מטר לשנייה בריבוע) כתאוצת $\ g$ בכוח הכובד, זאת כתוצאה מהכוח החיצוני שפועל עליו - כוח נורמלי מהקרקע, בעל אותו גודל.

תיאור המנגנון

מנגנון הפעולה של מד תאוצה קפיץ

מנגנון מדידת התאוצה מושתת על עקרונות החוק השלישי של ניוטון.

נדמה את מד התאוצה לגוף המחובר בקפיץ. כאשר הגוף יאיץ לכיוון מסוים, הקפיץ ימתח בכיוון ההפוך באופן יחסי לתאוצה (על פי חוק הוק). את מרחק מתיחת הקפיץ ניתן למדוד (אורך הקפיץ אחרי המתיחה פחות אורך הקפיץ במצב רפוי) ולהמיר לגודל התאוצה שהקפיץ חווה בציר זה.

מדי תאוצה כיום אינם מבוססים קפיץ או מטוטלת אלא מבוססים על רכיבים אלקטרונים זעירים ושימוש בהשפעות פיאזואלקטריות. עם זאת, עקרון פעולתם דומה: תנועה של גביש או נוזל ומדידת האפקט החשמלי הנוצר - עליה או ירידה במוליכות החשמלית, בזרם החשמלי או במתח החשמלי - באופן יחסי לתאוצה. מדי תאוצה מזעריים משתמשים בטכנולוגיית MEMS.

מדי תאוצה מפיקים מדידות (Increment) מהירות אשר מהווה אינטגרל על התאוצה הנמדדת, לדוגמה: מד תאוצה המפיק מדידות בתדר 100Hz ומודד את תאוצת הכובד בלבד יפיק מדידות של 9.81m/s² X 1/100s = 0.0981m/s.

שימושים

למדי תאוצה שימושים רבים:

• במערכת ניווט אינרציאלית של טילים ומערכות אמל"ח מתקדמות - מדידת התאוצה הקווית של גוף, יחד עם הגירוסקופ המודד תאוצה זוויתית.
• בטלפונים חכמים - זיהוי הטיית המסך כך שיסובב את המסך בהתאם ויוצג תמיד כלפי המשתמש.
• במצלמות דיגיטליות - זיהוי תאוצה המאפשר ייצוב המצלמה ושיפור חדות התמונה.
• בסייסמוגרף - מדידת תנודות בקרקע ומאפשר התרעה מפני תופעות טבע הרסניות, כגון רעידות אדמה, גלי צונאמי והתפרצויות געשיות.
• חיישן תאונה.
• מדידת רעידות במכונות רוטטות.
• בשלטים של קונסולת משחקים, כמו ב-Wii.

ראו גם

• תאוצה
• גירוסקופ
• חיישן תאונה

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מד תאוצה בוויקישיתוף

ף

• מד תאוצה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)