Τεχνολογία αισθητήρα κλίσης

Η πλειονότητα των αισθητήρων κλίσης (λέγονται και κλισιόμετρα, γωνιόμετρα ή αισθητήρες γωνίας) της αγοράς διαθέτουν ένα πολυαξονικό επιταχυνσιόμετρο MEMS (MEMS = μικροηλεκτρομηχανικό σύστημα).
Αυτοί οι τύποι κυψελίδας μέτρησης είναι πολύ μικροί, ακριβείς και στιβαροί, δεν υφίστανται φθορά και δεν χρειάζονται συντήρηση.

Με απλά λόγια, η κυψελίδα μέτρησης MEMS αποτελείται από δύο κύρια στοιχεία: Ένα κινητό ηλεκτρονικό τμήμα και ένα σταθερό μηχανικό τμήμα.
Το κινητό εσωτερικό τμήμα, το οποίο αποτελείται από μία μάζα ελέγχου (σεισμική μάζα), είναι εξοπλισμένο με ηλεκτρόδια στις εξωτερικές άκρες που αναρτώνται σε ελατηριωτά στοιχεία.
Το σταθερό εξωτερικό τμήμα της κυψελίδας μέτρησης διαθέτει επίσης αυτά τα ηλεκτρόδια.
Τα ηλεκτρόδια έχουν ελάχιστη απόσταση μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα «χτένι».
Όταν ο αισθητήρας είναι σε οριζόντια θέση, ο άξονας Z του αισθητήρα συνήθως είναι παράλληλος με το διάνυσμα γης. Η τιμή του, επομένως, είναι το «απόλυτο» μηδέν.
Αν ο αισθητήρας γείρει προς μία κατεύθυνση, η κινούμενη μάζα εσωτερικά και το ηλεκτρόδιό του αλλάζουν θέση σε σχέση με το σταθερό ηλεκτρόδιο.

1. Κίνηση (= επιτάχυνση)
2. Χτένι ηλεκτροδίων με απόσταση μεταξύ τους ~1,3 µm

Η προκύπτουσα αλλαγή της χωρητικότητας μεταξύ αυτών των δύο ηλεκτροδίων ανιχνεύεται από την κυψελίδα μέτρησης και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της τελικής τιμής της γωνίας.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ!

Κάθε αισθητήρας κλίσης είναι απόλυτα βαθμονομημένος από το εργοστάσιο.
Η αναφορά που χρησιμοποιείται είναι το βαρυτικό διάνυσμα, δηλαδή, η βαρυτική επιτάχυνση, 1g (= 9,81 m/s²).
Αν ο άξονας μέτρησης του αισθητήρα είναι παράλληλος ή συμπίπτει με το διάνυσμα γης, η μέτρηση της γωνίας δεν είναι δυνατή διότι ο αισθητήρας έχει έλλειψη προσανατολισμού σε αυτή τη θέση. Αυτό σημαίνει ότι η απευθείας μέτρηση γωνίας (ανίχνευση περιστροφής) γύρω από τον κατακόρυφο άξονα αναφοράς (γωνία εκτροπής) δεν είναι εφικτή. Ωστόσο, η γωνία εκτροπής μπορεί να υπολογιστεί έμμεσα μέσω ενός εξωτερικού PLC.
Βλ. «Πρόσθετες λειτουργίες δυναμικού αισθητήρα κλίσης [JDxxxx]».