Las diferencias entre acelerómetro de cuarzo y acelerómetro MEMS

En el campo de la industria moderna y de la ciencia y la tecnología, los acelerómetros, como un sensor importante, se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, los sistemas de navegación,Control de vehículos y automatización industrial y otros camposCon el desarrollo de la tecnología, hay muchos tipos de acelerómetros en el mercado, de los cuales los acelerómetros de cuarzo y los acelerómetros MEMS son los más comunes.¿Cuál es la diferencia entre estos dos acelerómetros?

1、Acelerómetros de cuarzoSe basan en las propiedades piezoeléctricas de los cristales de cuarzo.Las cargas piezoeléctricas se generan dentro del cristal que son proporcionales a la aceleración, y la magnitud de la aceleración se determina midiendo estas cargas.

Los acelerómetros de cuarzo son conocidos por su precisión, estabilidad y fiabilidad superiores y se prefieren para aplicaciones de alta precisión como aeroespacial, defensa,Sistemas de vigilancia sísmica y navegación inercialA diferencia de los acelerómetros MEMS, los acelerómetros de cuarzo tienen un ruido extremadamente bajo, una resolución extremadamente alta y pueden medir con precisión las aceleraciones hasta niveles minúsculos.

2、Acelerómetros MEMSgeneralmente consiste en un pequeño bloque de masa móvil y electrodos fijos, y la aceleración hace que el bloque de masa se desplace,que causa un cambio en la capacitancia o resistencia, y luego mide la aceleración.

Una de las principales ventajas de los acelerómetros MEMS es su pequeño tamaño, lo que los hace ideales para aplicaciones donde el tamaño y el peso los requieren, como la electrónica de consumo, los dispositivos móviles,y aplicaciones de Internet de las Cosas (loT)Además, los acelerómetros MEMS tienen una alta sensibilidad y un amplio rango dinámico, lo que permite la detección precisa de aceleraciones pequeñas y grandes.

3Aplicación principal

①Acelerómetros de cuarzo

• Navegación por satélite y control de posición

Los satélites de comunicaciones en el espacio requieren un control de actitud preciso para garantizar que la antena esté siempre apuntando a la Tierra para lograr una comunicación estable.Los acelerómetros de cuarzo pueden proporcionar mediciones de aceleración de alta precisión para ayudar a los satélites a ajustar su posición y mantener una órbita y orientación estables.

• Monitoreo dinámico de la plataforma de perforación de petróleo

En el funcionamiento de las plataformas de perforación de petróleo en alta mar, se requiere un monitoreo en tiempo real de la vibración y la inclinación de la plataforma para garantizar la seguridad estructural de la plataforma.Los acelerómetros de cuarzo se pueden instalar en partes clave de la plataforma para medir con precisión pequeños cambios en la aceleración, detectar a tiempo posibles problemas estructurales y prevenir accidentes.

• Navegación submarina

Cuando los submarinos navegan bajo el agua, necesitan depender de sistemas de navegación inercial para una navegación precisa sin revelar su posición.Los acelerómetros de cuarzo pueden proporcionar datos precisos de aceleración, combinado con sensores tales comootros aparatos, para ayudar al submarino a calcular la posición y el rumbo actuales, asegurando que el submarino pueda completar la tarea con seguridad y precisión.

②Acelerómetros MEMS

•  Detección de actitud por teléfono inteligente

Los teléfonos inteligentes necesitan ajustar automáticamente la orientación de la pantalla de acuerdo con la postura del usuario.el acelerómetro MEMS es capaz de detectar el cambio en tiempo real e instruir al sistema para ajustar la orientación de la pantallaAdemás, en aplicaciones de juegos, los acelerómetros MEMS también se utilizan para detectar la inclinación y sacudida del teléfono, proporcionando una experiencia de juego más inmersiva.

• Control electrónico de estabilidad de los vehículos (ESC)

En el proceso de conducción del vehículo, si la dirección de emergencia o la carretera mojada provocan el deslizamiento de la rueda,El sistema ESC del vehículo se basará en el acelerómetro MEMS para detectar la aceleración y los cambios de posición del vehículo., ajustar oportunamente la fuerza de frenado y la potencia del motor y mantener la estabilidad del vehículo.

• Control de la salud

Los acelerómetros MEMS se utilizan para detectar datos de salud tales como el estado de movimiento del usuario, el recuento de pasos y la calidad del sueño.Su bajo consumo de energía y su alta precisión lo convierten en el sensor principal para lograr una variedad de funciones de monitoreo de la salud..

4、Ventajas y desventajas

①Acelerómetros de cuarzo

• Alta precisión: Por lo general, es capaz de proporcionar una medición de aceleración muy precisa y fiable con un error mínimo, lo que es adecuado para aplicaciones que requieren una precisión de medición extremadamente estricta,como la navegación de alta precisión, la investigación científica, etc.

Por ejemplo, en los sistemas de navegación por satélite, la alta precisión de los acelerómetros de cuarzo ayuda a determinar la posición y la actitud de los satélites con mayor precisión.

• Excelente estabilidad: Tiene una buena estabilidad a largo plazo y no se ve afectada fácilmente por los cambios ambientales (como la temperatura, la humedad, la presión, etc.) y la consistencia de los resultados de medición es alta.Esto hace que sea fiable en proyectos de monitoreo geológico que requieren mediciones estables durante largos períodos de tiempo, con pequeñas desviaciones de datos.

• Rango dinámico elevado: La capacidad de medir una amplia gama de cambios de aceleración, desde una aceleración muy pequeña hasta una aceleración de impacto grande, puede medirse con precisión.Los cambios de aceleración pueden capturarse con precisión ya sea un vuelo de rutina o una maniobra violenta.

Acelerómetros de cuarzo

• El costo es alto:Debido a su complejo proceso de fabricación y los materiales especiales utilizados, conduce a altos costes de producción, lo que limita su uso generalizado en algunas aplicaciones sensibles a los costes.

Por ejemplo, en la electrónica de consumo a gran escala, los acelerómetros de cuarzo a menudo no se prefieren debido a factores de costo.

• Tamaño más grande y peso más pesado:En comparación con los acelerómetros MEMS, su mayor tamaño y peso los hacen menos adecuados para aplicaciones con limitaciones de espacio y peso, como pequeños drones o dispositivos portátiles.

Para dispositivos como los teléfonos inteligentes que buscan diseños delgados y ligeros, el tamaño y el peso de los acelerómetros de cuarzo pueden ser un obstáculo.

• Consumo de energía relativamente alto:En algunas aplicaciones alimentadas por baterías, puede tener cierto impacto en la duración de la batería del dispositivo.

Por ejemplo, en algunos dispositivos de medición portátiles que necesitan trabajar durante mucho tiempo, un mayor consumo de energía puede requerir una batería de mayor capacidad o una carga más frecuente.

②Acelerómetros MEMS¢Méritos

• Tamaño pequeño, peso ligero:Debido al proceso de fabricación de MEMS, su volumen puede ser muy pequeño, de peso ligero, fácil de integrar en una variedad de equipos compactos.

Al igual que en los teléfonos inteligentes modernos, los acelerómetros MEMS pueden lograr una variedad de funciones sin agregar demasiado volumen y peso.

• Bajo coste:Adecuado para la producción en masa, puede reducir el costo de los dispositivos individuales, lo que le da una ventaja de costo en la electrónica de consumo y las aplicaciones industriales a gran escala.

Ampliamente utilizado en una variedad de dispositivos IOT de bajo costo y electrónica de consumo masivo.

• Bajo consumo de energía:Para los dispositivos alimentados por baterías, puede extender efectivamente la vida útil de la batería, lo que la hace más atractiva en aplicaciones portátiles e inalámbricas.

Por ejemplo, en las redes de sensores inalámbricos, los acelerómetros MEMS de baja potencia ayudan a extender el tiempo de funcionamiento de los nodos.

Acelerómetros MEMS¢Demeritos

• Precisión relativamente baja: Aunque puede satisfacer las necesidades de la mayoría de las aplicaciones generales, puede no ser capaz de satisfacer los requisitos en algunos casos en los que la precisión es muy alta,instrumentos científicos de alta gama o medidas industriales de precisión.

En los sistemas de navegación inercial de alta precisión, pueden ser necesarios acelerómetros de cuarzo más precisos para garantizar la precisión de la navegación.

• Sensibilidad a la temperatura: Su rendimiento puede verse muy afectado por los cambios de temperatura, lo que resulta en desviaciones en los resultados de medición, y se requiere una compensación de temperatura para mejorar la precisión de la medición.

En los dispositivos que funcionan al aire libre en entornos de temperaturas extremas, las características de temperatura de los acelerómetros MEMS pueden afectar a los resultados de medición.

• Resistencia al impacto limitada:La degradación del rendimiento o el daño pueden producirse cuando se someten a grandes golpes o vibraciones.

En el monitoreo de impactos fuertes de algunas máquinas industriales, puede que no sea tan duradero como los acelerómetros de cuarzo.