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慣性力センサー


「慣性力センサー」について説明します。



1.慣性とは


まず「慣性」について説明します。

「慣性」とは、ニュートン力学における慣性の法則にあるように、「慣性の法則」では静止している物体は静止し続け、また運動している物体は運動をし続けるということです。


2.慣性力


「慣性力」は、「慣性」とは少し違うようです。
日常的によく感じる力です。

電車、自転車、飛行機など乗り物が発車するときや、停車するときに、受ける“力”です。

電車の中で「おっとっと」と転びそうになるように感じます。
この見えない力のことを「慣性力」といいます。

例えば
電車が急発進したときには進行方向とは逆向きに「慣性力」が感じられます。
見せかけの力です。


3.コリオリの力


「慣性力」(見せかけの力)に似たものに「コリオリの力」(こりおりのちから)というものがあります。
「コリオリの力」は、地球の自転によって引き起こされます
(正確には、引き起こされる「ように見え」ます。)

「コリオリの力」をイメージできる最も身近な例は、「メリーゴーラウンド」です。
反時計回りに回転するメリーゴーラウンドに乗った状態で、互いに反対側にいるAさん(投げる役)とBさん(キャッチする役)がキャッチボールをするとします。
Aさんがまっすぐに投げたボールは、Aさんがボールを投げたときにBさんがいた場所へ届きます。

この現象をメリーゴーラウンドに乗っているAさんから見ると、ボールが右向きに曲がるように見えます。

「コリオリの力」は、回転座標系上で移動した際に移動方向と垂直な方向に移動速度に比例した大きさで受ける慣性力(見かけ上の力)の一種であり、転向力(てんこうりょく)とも言います。

「コリオリの力」は、地球の自転速度が緯度によって異なるために、北半球では右向き、南半球では左向きに働く見かけの力です。


4.慣性力センサー


「慣性力」を検出センサーが「慣性力センサー」です。

「慣性力センサー」には、以下の2つの種類があります。

  1. 加速度センサー
    「慣性力」を検出します。

  2. 角速度センサー
    「コリオリの力」を検出します。

です。

「加速度センサー」と「角速度センサー」について説明します。


5.加速度センサー


「加速度センサー」について説明します。

「加速度」とは、1秒当たりの速度の変化です。
「加速度センサー」は、「センサー」自体の加速度を検出する「センサー」です。

「上下」、「左右」を検出することができます。

重力加速度も検出できるので、人や物体の動きや地震などの振動も検出することが出来ます。
加速度を検出する「振動センサー」もあります。

「3軸加速度センサー」であれば、水平状態も検出することが出来ます。

「加速度センサー」は、「MEMS技術」によって、小型で低価格も製品が開発されています。
「MEMS」(Micro Electro Mechanical Systems、メムス)技術は、機械要素部品や電子回路を単一基板上に集積する技術です。

「加速度センサー」は次のようないろいろな測定ができます。

  • 重力
    「縦横」検出、「傾き」の検出

  • 振動・動き
    「振動」検出、「動き」、「自由落下」の検出

  • 衝撃
    「衝撃」の検出

などです。

用途としては、次のようなものがあります。

  • 自動車用に使用されています。
    エアバッグ、カー・ナビゲーション・システム、盗難防止システム、姿勢制御、 スピード・メータ、距離メータ、ドライブ・レコーダなどです。

  • ロボットに使用されています。
    姿勢制御やバランス制御に利用されています。

  • コンピュータなどに使用されています。
    ノート・パソコンの盗難防止システム、PC プロジェ クタの投影画像台形補正、落下による破損保護 などです。

  • 携帯電話に使用されています。
    携帯電話の方向の検出や歩数の検出に使用されています。

  • ゲームに使用されています。
    アクション体感型ゲームのコントローラー です。

  • 産業機器に使用されています。
    地震計、振動、衝撃モニタ、機器の異常診断システムなどです。

などです。


6.角速度センサー


「角速度センサー」について説明します。

「角速度センサー」は、角速度を検出する「センサー」です。
基準軸に対して1秒間に何度の回転運動をしているのかを検出します。
単位時間当たりの回転角です。

別名「ジャイロセンサー」と呼ばれています。

振動式の「加速度センサー」は全て「コリオリの力」(転向力)を利用して回転を検知します。
回転運動を検出しますので、傾きなどを検出することが出来ます。

「角速度センサー」(ジャイロセンサー)は、船や航空機、ロケット、カーナビ、ビデオ、デジカメ、携帯電話など、さまざまなものに使用されています。

「角速度センサー」の用途として、次のようなものがあります。

  • デジタルカメラの手ぶれ防止機能

  • モーションセンサーのデータ取得

  • カーナビゲーションの自律航法情報の取得

などです。


「加速度センサー」と「角速度センサー」の詳細については別途説明します。


●「慣性力・加速度・角速度・振動を検出」の関連ページです。


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