Senzori brzine i ubrzanja

Uvod

Veliki značaj u naučnim i tehničkim disciplinama imaju mjerne informacije jer sadrže kvantitativne   vrijednosti   pomoću   kojih   se   procjenjuju   stanja   objekta   istraživanja. Uobičajena  mjerenja  se  baziraju  uglavnom na  pr etvaranju  fizičkih  veličina  u  električne signale. Pojačanje i obrada električnog signa la, daljinski prenos i očitanje su usavršeni, a uz to se postiže visok metrološki kvalitet u pogledu tačnosti, osjetljivosti i pouzdanosti mjerenja.   Pretvaranje   mehaničkih,   hemijskih,   bioloških,   i  procesnih   veličina   u   neki električni signal se  vrši pomoću različitih davača, pretvarača, transdjusera transmitera i dr. U novije vrijeme za ove uređaje se ustalio termin senzor, sto je koincidiralo sa razvojem meterijala i tehnoligija, primjenom mikromehanike i visokog stepena integracije komponenata, te velikim mogućnostima u obradi informacija pomoću sredstava mikroelektronike.

Kretanje nekog tijela najjednostavnije možemo definisati kao promjenu položaja tog tijela u prostoru tokom vremena. Svako se kretanje dešava usled djelovanja sila, iako same sile nije nužno uzeti u obzir da bi se naučno analiziralo kretanje.

Brzina   je  fizička,  vektorska  veličina.  Određena  je  pravcem,  smjerom,  inten zitetom  i napadnom tačkom. Dobijamo je kada podijelimo put koje je tijelo prešlo sa vremenom koje je trebalo tijelu da pređe taj put tj. brzina je količnik pređenog puta i vremena. Brzina je definisana  kao izvod pređenog puta s u vremenu: v=ds/dt. Prema SI sistemu jedinica za brzinu je m/s (metar po sekundi): pošto je jedinica za pređeni put metar (1 m), a za vrijeme sekunda  (1  s), dolazimo  do  zaključka  da  je  jedinica  za  brzinu  1  m/s. Oznaka u fizici za brzinu je v (od latinske riječi velocitas). Brzinu dijelimo na ravnomjernu i neravnomjernu. Kod ravnomjerne brzine intenzitet se nikad ne mijenja, tj. ostaje isti. Tada kažemo da j e tijelo za iste intervale vremena prešlo iste dijelove putanje. To kretanje zove se jednoliko kretanje po pravcu. Kod neravnomijerne brzine tijelo mijenja brzinu  kretanja, tj. ubrzava ili usporava.  Brzina  se  može  mijenjati  po  nekom  pravilu,  tj.  može  biti  jednakoubrzana, odnosno jednakousporena, a može ubrzavati ili usporavati bez nekog pravila. U fizici se proučava jednakoubrzano, odnosno jednakousporeno kretanje. Jednakoubrzano kretanje je kretanje kod kojeg tijelo za iste intervale vremena dodaje istu količinu brzine, koje se zove ubrzanje.

Senzori  su  uređaji  koji  na  osnovu  promjene  fizičkih  veličina  na  ulazu  (temperatura, kretanje, sila, pritisak, itd)   proizvode   srazmjerne izlazne signale (električne, mehaničke, itd).   Ako  se    signali definišu kao materijalni nosioci informacije raznih fizičkih veličina, onda se senzori   mogu definisati  kao pretvarači jednog oblika signala (energije) u drugi oblik.     Ovo  pretvaranje  je  uvijek na  niskom energetskom nivou, i tj. na nformacionom nivou. Zato se termini „pretvarač“ (eng. transducer) i senzor često koriste kao sinonimi.
Tako na primjer, temperaturni senzor termopar na promjenu temperature na ulazu odgovara srazmjernom promjenom električnog napona na izlazu. Ovo pretvaranje se može shvatiti u smislu mjerenja, jer je izlazna veličina ustvari mjera ulazne veličine  – mjerene veličine.

Postoji različiti nivoi realizacije senzora. Najčešće se oni pojavljuju samo kao pretvarači signala,  dok  su  ostali  elementi,  kao  što  je  prilagođavanje  i pojačavanje  izlaza  senz ora, smješteni u drugom dijelu sistema kao posebne jedinice. Međutim,   često je   zajedno sa pretvaračem signala u isto kućište integrisano analog no pojačalo,( Slika 1) u tom slučaju takav senzor se naziva integrisani senzor. Ako je pored analognog pojačala u istom kućištu smješten  A/D  konverter  i mikrokontroler, onda takav   senzor u skladu sa softverom u mikrokontroleru (može da komunicira sa spoljnim svijetom i da samostalno donosi neke odluke). Zbog toga se takav senzor naziva    intiligentni senzor. Sa napredkom mikroelektronike,  te zbog masovne proizvodnje   i  njihove niske cijene, broj inteligentnih
senzora stalno raste.