Шестое чувство

Шестое чувство

С недавних пор вестибулярным аппаратом стали обзаводиться разнообразные мобильные устройства. «Шестое чувство» обеспечивает им целый ряд новых возможностей. Пульт приставки Wii регистрирует все совершаемые игроком движения. Ноутбуки Sony паркуют головки винчестера, едва только датчик сообщит о потере надежной опоры. Даже разбившись при падении, такой компьютер спасет данные на диске. Фотоаппараты Nikon, зная свою ориентацию в пространстве, отличают портретные снимки от ландшафтных.

Все эти новые возможности появились благодаря MEMS-акселерометрам — крошечным приборам для измерения ускорений. Собственно, в измерении ускорений нет ничего сложного. Возьмите груз, поместите его между двумя пружинами и следите за его положением. Чем сильнее отклонение, тем больше ускорение. Но, несмотря на простоту идеи, лишь в самые последние годы появились достаточно компактные и дешевые акселерометры, чтобы устанавливать их в массовую электронику.

Случилось это благодаря прогрессу в создании микроэлектромеханических систем (MEMS), устройств, стоящих на грани нанотехнологий. Хотя акселерометры — самое элементарное применение микроэлектромеханики, к их реализации есть несколько подходов. Проще всего использовать для определения положения пробного груза емкостный датчик. Для повышения чувствительности датчика груз обычно делают в виде расчески, зубья которой располагаются между электродами. В таких акселерометрах смещения обычно измеряются лишь вдоль одной или двух осей, и для получения трехмерных данных в одном устройстве надо объединить сразу два датчика.

Но есть и другой метод, при котором достаточно одного пробного груза. Его закрепляют на четырех упругих подвесах, в каждый из которых внедряют по два пьезорезистора. Измеряя, как меняется их сопротивление при деформации, можно вычислить все три компоненты силы, действующей на груз.

Компании, выпускающие MEMS-акселерометры, не раскрывают деталей конструкции конкретных устройств, но это не мешает применять их в том числе и в научных целях.

Недавно на основе встроенных в ноутбуки акселерометров заработала распределенная сеть регистрации землетрясений Quake-Catcher Network. Чувствительности встроенных датчиков хватает, чтобы засечь даже слабые толчки. Проблема, однако, состоит в том, чтобы выделить их на фоне разнообразных местных шумов. Для этого нужно сопоставлять данные от множества компьютеров.

Пока в сети QCN всего около семисот ноутбуков, которые в периоды простоя передают данные своих встроенных акселерометров. Когда компьютеров станет больше, появится возможность оперативно определять эпицентр землетрясения, прогнозировать распространение его сейсмических волн и за несколько секунд предупреждать о предстоящем толчке участников сети.

Автор

Запись опубликована 15 Июль 2011 в разделе Технологии