Come funziona un accelerometro

Fino a qualche anno fa, nessuno aveva la più pallida idea di che cosa fosse un “accelerometro”, salvo non fosse un ingegnere o un impallinato di fisica. Le cose sono cambiate da quando questi sistemi sono stati inseriti negli smartphone e in altri dispositivi per aggiungere particolari funzionalità, prima su tutte quella di far capire al proprio cellulare in che posizione si trova e orientare di conseguenza le immagini che mostra sullo schermo. L’accelerometro è, per esempio, in grado di rilevare se il dispositivo è tenuto in verticale o in orizzontale e di capire quando viene fatto ruotare. Un’immagine orizzontale può essere così mostrata a pieno schermo ruotando di novanta gradi su un lato, un testo può essere visualizzato su più colonne e ci si può spostare all’interno dell’ambiente virtuale di un videogioco semplicemente inclinando e ruotando il dispositivo.

Gli accelerometri degli smartphone e dei tablet sono minuscoli e frutto di un grande lavoro di miniaturizzazione, come ha spiegato efficacemente Bill Hammack, della University of Illinois, in un recente video per la sua serie “Engineer Guy”. Semplificando un po’, possiamo immaginare un accelerometro tradizionale come una massa (un peso) collegato a una molla, che a sua volta è assicurata a una delle estremità di un involucro, che isola l’accelerometro da tutto il resto. Se l’involucro viene mosso, anche la massa al suo interno si muove e fa contrarre o allungare la molla. Valutando questi movimenti è possibile determinare è possibile determinare l’accelerazione e di conseguenza l’entità degli spostamenti. Se si usano tre accelerometri orientati a seconda delle tre dimensioni spaziali (rappresentate di solito dalle coordinate cartesiane X, Y e Z), si possono determinare gli spostamenti nello spazio dell’oggetto cui sono collegati gli accelerometri.

In uno smartphone non c’è naturalmente spazio per inserire cilindri, pesi e molle. I progettisti degli accelerometri per questi dispositivi si sono quindi dati da fare per trasferire lo stesso concetto in uno spazio molto più piccolo. Hanno realizzato un chip, un componente, fatto di silicio e costituito da un minuscolo involucro con all’interno una massa. Quest’ultima ha una certa flessibilità, che consente di valutarne gli spostamenti senza dover utilizzare anche una molla. La massa è costituita da piccole lamelle mobili, che si muovono tra una serie di lamelle fisse. L’energia elettrica passa attraverso queste lamelle e varia quando si verifica uno spostamento. Valutando la variazione, il sistema è in grado di calcolare lo spostamento e di riprodurlo sullo schermo del dispositivo, cambiando per esempio l’orientamento delle immagini.