Un accelerometro tridimensionale (3D) è un dispositivo elettromeccanico che rileva e misura accelerazioni non gravitazionali. Queste forze possono apparire come movimento, vibrazione o orientamento di persone o apparecchiature. Tali forze includono accelerazioni statiche e dinamiche al di fuori dell’intervallo di gravità normale. Questa tecnologia appare in molte forme e applicazioni, come quelle utilizzate nei controller dei videogiochi, negli smartphone o nei pedometri per testare le prestazioni atletiche. Gli accelerometri utilizzano assi tridimensionali per misurare l’inclinazione e il movimento nello spazio fisico e forniscono una grande quantità di dati per l’analisi del movimento, i processi di informazione digitale o persino le misure di sicurezza meccanica.
Un accelerometro 3D potrebbe misurare le variazioni di tensione lungo tre assi perpendicolari, mediante l’uso di dita in silicone flessibili, galleggianti a bolle o altre tecniche. Questi assi orizzontale, verticale e di profondità (X, Y e Z) consentono l’analisi matematica delle forze di gravità (g), o metri al secondo al secondo. Un g equivale a 9.8 metri/secondo/secondo o 9.8 m/s2. Le variazioni della tensione piezoelettrica dei cristalli, la capacità tra le microstrutture, gli effetti piezoresistivi e persino la luce consentono l’elaborazione elettronica delle accelerazioni fisiche. Alcuni accelerometri richiedono la calibrazione per impostare uno stato di riposo a zero, che è in realtà 1 g di gravità terrestre.
Controllando l’inclinazione e il rollio dei satelliti e di altri sistemi dinamici ad alta tecnologia, l’accelerometro ora funziona anche in un’ampia gamma di prodotti comuni. La tecnologia viene utilizzata nei computer tablet per orientare gli schermi e anche per disattivare i dischi rigidi per proteggere i circuiti dalle cadute. Misura le prestazioni dei sistemi di frenata e sospensione delle automobili. La tecnologia serve anche nella navigazione veicolare o personale, nonché nell’attivazione degli airbag per automobili.
Gli accelerometri lavorano nella stabilizzazione dell’immagine della fotocamera controllando gli otturatori per ridurre al minimo l’effetto mosso. Controllano la tecnologia dagli apparecchi ai sistemi missilistici. I dispositivi monitorano le vibrazioni della macchina e del motore e l’andatura di corridori e deambulatori. Le applicazioni in smartphone e tablet consentono interazioni nuove e creative tra realtà virtuale e fisica.
Un accelerometro 3D può possedere uscite analogiche o digitali, a seconda della tecnologia in cui sarà integrato. Un altro fattore di utilizzo è il numero di dimensioni spaziali richieste per l’analisi; per molte applicazioni, due dimensioni sono sufficienti per misurazioni planari da un supporto fisso. Ulteriori aspetti includono la sensibilità e l’oscillazione massima, o la gamma di forze di accelerazione che possono essere misurate. Questi dipendono dalle velocità e dagli impatti coinvolti.
Altri fattori computazionali includono larghezza di banda, impedenza e problemi di buffering, che influiscono tutti sulle prestazioni dell’accelerometro. Accelerometri economici e con prestazioni inferiori sono sempre più disponibili e servono i mercati dei consumatori. Dispositivi ad alta precisione si trovano in applicazioni militari, governative e di laboratorio.