스마트폰 가속도 센서
Smartphone accelerometer
폰을 옆으로 눕히면 화면도 따라 도는데, 폰은 어떻게 «아래» 가 어느 쪽인지 알까요?
무슨 일이 일어났나
폰 속 가속도 센서는 안에 매달린 아주 작은 덩어리(시험 질량)가 틀에 대해 얼마나 밀리는지를 재는 장치입니다(NIST).
NIST 설명처럼 시험 질량과 기준점 사이 거리는 센서가 빨라지거나 느려지거나 방향을 바꿀 때만 바뀌고, 센서는 그 변화를 신호로 바꿉니다.
센서 안에는 세 방향을 따로 재는 가속도계 셋이 들어 있어 3 차원 움직임을 알고, 가만히 있을 때도 중력이 당기는 쪽을 느껴 화면 방향을 정합니다.
시뮬레이터를 시험 질량 1 kg 을 받치는 모형으로 보면: 가만히 있으면 9.81 N, 위로 2 m/s² 빨라지면 11.8 N, 아래로 2 m/s² 이면 7.81 N 으로 받치는 힘이 바뀝니다.
MEMS 가속도 센서의 부품은 마이크로미터 크기이고, 자동차 · 비행기 · 휴대 전화 · 심장 박동기 같은 많은 물건에 들어갑니다(NIST).
💡 생활 속 예시
- 폰을 가로로 눕히면 동영상이 가로 화면으로 바뀌는 것이 가속도 센서 덕분입니다 — NIST 도 이 쓰임을 보기로 듭니다.
- 게임기 조종기를 기울여 자동차를 모는 게임도 조종기 속 가속도 센서가 기울기를 읽어 움직입니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 시험 질량 — 센서 안에 매달려 자유롭게 움직이는 아주 작은 덩어리. 폰이 가속하면 관성 때문에 틀보다 늦게 따라가 밀립니다.
- 휘는 지지대 — 시험 질량을 붙잡아 두는 가는 들보. 밀린 만큼 되돌리는 힘을 내 용수철처럼 일합니다.
- 기준점 (틀) — 폰에 붙어 함께 움직이는 부분. 시험 질량과의 거리를 재는 기준이 됩니다.
- 세 축 가속도계 — 서로 직각인 세 방향을 따로 재는 가속도계 셋. 신호를 합쳐 3 차원 움직임을 압니다.
- 폰이 가만히 있으면 중력 때문에 시험 질량이 아래쪽으로 조금 처집니다.
- 폰이 움직이기 시작하면 시험 질량이 관성으로 늦게 따라가 기준점과의 거리가 바뀝니다.
- 센서가 그 거리 변화를 신호로 바꾸고, 세 축의 신호를 합쳐 가속도의 크기와 방향을 셈합니다.
- 폰은 그 값으로 화면을 돌리거나, 이 사이트의 엘리베이터 그래프처럼 움직임을 그려 보여 줍니다.
확인된 값
- MEMS 가속도 센서가 들어간 물건 (휴대 전화 등)
- cell phones 출처
- MEMS 가속도 센서 부품 크기 (마이크로미터 수준)
- micrometers 출처
- 가속도 센서가 재는 방향 수 (세 축)
- 3 출처
- 가속도계는 안에 매단 작은 질량의 위치 변화를 잰다
- proof mass 출처
- 표준 중력 가속도 (정의값)
- 9.80665 m/s² 출처
- 가속도 센서의 쓰임: 휴대 전화 · 태블릿 화면을 바로 세운다
- screen rotation 출처
- 시험 질량과 기준점 거리는 빨라지거나 느려지거나 방향이 바뀔 때만 바뀐다
- changes only when accelerating 출처
- 센서 안에 든 가속도계 수 (축마다 하나)
- 3 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용
- 한국 2022 · 물리학 실험 · 물리 실험의 기초
출처
이어서 보기
같은 단원 · 힘과 뉴턴 법칙
- 개념작용과 반작용 (뉴턴 운동 제3 법칙)
- 개념엘리베이터 속 몸무게 (겉보기 무게)
- 개념탄성력 (훅 법칙)
- 개념마찰력 (정지 마찰과 운동 마찰)
- 개념관성 (뉴턴 운동 제1 법칙)
- 개념알짜힘과 힘의 평형
- 개념힘과 가속도 (뉴턴 운동 제2 법칙)
- 개념무게와 질량
- 개념힘 (크기 · 방향 · 작용점)
- 왜? 질문용수철저울은 어떻게 무게를 잴까?
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