Neigungssensorik

Neigungssensorik bezeichnet die Messung des Neigungswinkels eines Objekts relativ zur Schwerkraft oder zu einer Referenzebene. Typische Sensoren arbeiten mehr- oder zweiachsig und liefern Winkelwerte in Grad oder Bogenmaß. Ziel ist die Bestimmung der Orientierung in Raum oder Relativwinkel zu einer Bezugsachse.

Die gängigsten Prinzipien sind MEMS-Beschleunigungsmesser, kapazitive Neigungssensoren und piezoelektrische Systeme. MEMS-Beschleunigungsmesser wandeln die Komponente der Gravitationsbeschleunigung in Signale um, aus denen der Neigungswinkel durch trigonometrische Auswertung gewonnen wird. Kapazitive Sensoren messen die Geometrieveränderung einer Probengrundlage durch Neigung, wodurch sich Kapazität ändert. Piezoelektrische Sensoren erfassen Dehnungen bei Neigung, vor allem in dynamischen Anwendungen. In vielen Geräten kommt zusätzlich Sensorfusion zum Einsatz, etwa in Inertial Measurement Units (IMUs), die Beschleunigungsmessung und Gyroskopdaten kombinieren, um eine stabile Winkelschätzung zu ermöglichen.

Die Signale können analog oder digital vorliegen; die Ausgabewerte entsprechen meist Winkeln in Grad oder Messwerten, die in eine Orientierung überführt werden. Da Neigungssensoren auf der Gravitation basieren, reagieren sie empfindlich auf dynamische Beschleunigungen, Temperaturdrift und Bias; daher sind Kalibrierung und Temperaturkompensation wichtig, oft im Werk und bei Bedarf im Betrieb.

Anwendungen finden sich in Consumer-Geräten (Smartphones, Tablets, Kameras), Fahrzeugtechnik (Rollover-Schutz, Lotrechterkennung), Robotik, Bauwesen und Industrieautomatisierung.

Vorteile der Neigungssensorik sind kompakte Baugröße, niedrige Kosten, geringe Leistungsaufnahme und direkte Orientierungsmessung. Nachteile umfassen Empfindlichkeit gegenüber dynamischen Beschleunigungen, Drift über Temperatur und Langzeitstabilität, weshalb oft Kalibrierung oder Sensorfusion eingesetzt wird.