Skip to content

Accelerometer

Een accelerometer meet versnellingen in drie richtingen. Het is een sensor die vaak wordt gebruikt in smartphones en tablets om de oriëntatie van het apparaat te bepalen. In dit artikel leer je hoe je een accelerometer kunt gebruiken om beweging te detecteren.

Een accelerometer gebruik je als je beweging wil detecteren maar geen mogelijkheid hebt om een referentiepunt te gebruiken. De sensor lineaire versnelling maar omdat de zwaartekracht ook een versnelling is, meet de sensor ook de zwaartekracht. Dit betekent dat de sensor altijd een versnelling meet, zelfs als het apparaat stil ligt. De hoek van de versnelling ten opzichte van de zwaartekracht kan worden gebruikt om de oriëntatie van het apparaat te bepalen.

IMU-6050
De meeste accelerometers hebben drie assen: x, y en z. De x-as loopt van links naar rechts, de y-as van voor naar achter en de z-as van boven naar beneden. De sensor meet de versnelling in deze drie richtingen.

Demo

Gebruik onderstaande demo om een gevoel te krijgen voor de werking van een accelerometer.
Beweeg de muiscursor over het plaatje om de accelerometer te simuleren. Klik op de het witte vierkant om het te verplaatsen en op iedera andere plek om het te roteren.

Belangrijke berekeningen

Totale versnelling

De totale versnelling van de sensor is de wortel van de som van de kwadraten van de versnellingen in de drie richtingen:

\[ a_{\text{totaal}} = \sqrt{a_x^2 + a_y^2 + a_z^2} \]

Deze maat is handig om te bepalen of de sensor beweegt of niet. De hoek van de sensor ten opzichte van de zwaartekracht wordt niet beïnvloed door de totale versnelling.

Hoek van de sensor

De hoek van de sensor ten opzichte van de zwaartekracht kan worden berekend met de volgende formules:

\[ \theta_x = \arctan\left(\frac{a_y}{\sqrt{a_x^2 + a_z^2}}\right) \]
\[ \theta_y = \arctan\left(\frac{a_x}{\sqrt{a_y^2 + a_z^2}}\right) \]

Deze hoeken geven de oriëntatie van de sensor ten opzichte van de zwaartekracht. Als de sensor plat ligt, zijn de hoeken 0 graden. Als de sensor rechtop staat, zijn de hoeken 90 graden.

Gebruik atan2

In de praktijk gebruik je vaak de atan2 functie om de hoeken te berekenen. Deze functie houdt rekening met de kwadranten van de hoek en geeft de juiste hoek terug. De atan functie geeft alleen de hoek terug in het eerste kwadrant.

De IMU-6050

De IMU-6050 is een populaire accelerometer en gyroscoop die vaak wordt gebruikt in hobbyprojecten. De sensor heeft een I2C interface en kan worden aangesloten op een microcontroller zoals de ESP32. De sensor heeft een ingebouwde digitale low-pass filter om ruis te verminderen en kan worden ingesteld op verschillende gevoeligheden.

De IMU-6050 heeft een accelerometer met een bereik van ±2g, ±4g, ±8g of ±16g. Het bereik bepaalt hoe groot de maximale versnelling is die de sensor kan meten. Een bereik van ±2g betekent dat de sensor versnellingen kan meten van -2g tot +2g.

g?

De eenheid van versnelling is de zwaartekracht, afgekort als g. 1g is gelijk aan de versnelling van de zwaartekracht op aarde, ongeveer 9.81 m/s².

Om de IMU-6050 te gebruiken, moet je de sensor aansluiten op de I2C bus van de microcontroller. Voor de Arduino omgeving zijn er libraries beschikbaar die het makkelijk maken om de sensor uit te lezen.

Bronnen