Rad žiroskopskog senzora i njegove primjene

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Mikroelektromehanički sustavi, u narodu poznatiji kao MEMS, tehnologija su vrlo malih elektromehaničkih i mehaničkih uređaja. Napredak u tehnologiji MEMS pomogao nam je razviti svestrane proizvode. Mnogi mehanički uređaji poput Brzinomjer , Žiroskop, itd. ... sada se mogu koristiti s potrošačkom elektronikom. To je bilo moguće s MEMS tehnologijom. Ti su senzori pakirani slično kao i drugi IC-ovi. Akcelerometri i žiroskopi dopunjuju se, pa se obično koriste zajedno. Akcelerometar mjeri linearno ubrzanje ili usmjereno kretanje predmeta, dok senzor žiroskopa mjeri kutnu brzinu ili nagib ili bočnu orijentaciju objekta. Dostupni su i žiroskopski senzori za više osi.

Što je senzor za žiroskop?

Žiroskopski senzor je uređaj koji može mjeriti i održavati orijentaciju i kutna brzina predmeta. Oni su napredniji od akcelerometara. Oni mogu izmjeriti nagib i bočnu orijentaciju predmeta, dok akcelerometar može mjeriti samo linearno gibanje.




Žiroskopski senzori također se nazivaju senzori kutne brzine ili kutni senzori brzine. Ti su senzori instalirani u aplikacijama gdje ljudi teško mogu osjetiti orijentaciju objekta.

Mjerena u stupnjevima u sekundi, kutna brzina je promjena kuta rotacije objekta u jedinici vremena.



Senzor za žiroskop

Senzor za žiroskop

Princip rada senzora žiroskopa

Osim što osjete kutnu brzinu, senzori žiroskopa mogu mjeriti i kretanje predmeta. Za robusnije i preciznije otkrivanje pokreta, u potrošačkoj elektronici senzori žiroskopa kombiniraju se s senzorima ubrzanja.

Ovisno o smjeru, postoje tri vrste mjerenja kutnih brzina. Jastuk - vodoravno okretanje na ravnoj površini kada se objekt vidi odozgo, korak - vertikalno okretanje kako se vidi objekt sprijeda, kotrljanje - vodoravno okretanje kad se objekt vidi sprijeda.


Koncept Coriolisove sile koristi se u žiroskopskim senzorima. U ovom senzoru za mjerenje kutne brzine, brzina rotacije senzora pretvara se u električni signal. Načelo rada senzora žiroskopa može se razumjeti promatranjem rada senzora vibracijskog žiroskopa.

Ovaj se senzor sastoji od unutarnjeg vibracijskog elementa koji se sastoji od kristalnog materijala u obliku dvostruke T-strukture. Ova se konstrukcija sastoji od nepokretnog dijela u središtu s pričvršćenim ‘Osjetljivim krakom’ i ‘Pogonskim krakom’ s obje strane.

Ova dvostruka T-struktura je simetrična. Kada se na pogonske krakove primijeni izmjenično električno polje vibracija, stvaraju se kontinuirane bočne vibracije. Kako su pogonske ruke simetrične, kad se jedna ruka pomakne ulijevo, druga se pomakne udesno, čime se poništavaju procurile vibracije. To drži nepokretni dio u središtu, a osjetljiva ruka ostaje statična.

Kada se na senzor primijeni vanjska rotacijska sila, na pogonskim krakovima nastaju vertikalne vibracije. To dovodi do vibracija pogonskih krakova u smjeru prema gore i dolje zbog kojih rotacijska sila djeluje na nepokretni dio u središtu.

Rotacija nepokretnog dijela dovodi do vertikalnih vibracija u osjetnim krakovima. Ove vibracije uzrokovane osjetnim krakom mjere se kao promjena električnog naboja. Ova promjena koristi se za mjerenje vanjske rotacijske sile primijenjene na senzor kao kutne rotacije.

Vrste

Napredom tehnologije proizvode se vrlo precizni, pouzdani i minijaturni uređaji. Točnija mjerenja orijentacije i kretanja u 3D prostoru postala su moguća integracijom senzora žiroskopa. Žiroskopi su također dostupni u različitim veličinama s različitim izvedbama.

Na temelju svojih veličina, senzori žiroskopa dijele se na male i velike. Od velike do male, hijerarhija žiroskopskih senzora može se navesti kao prsten laserski žiroskop, optički žiroskop, fluidni žiroskop i vibracijski žiroskop.

Budući da je mali i jednostavniji za upotrebu, vibracijski žiroskop je najpopularniji. Točnost vibracijskog žiroskopa ovisi o materijalu nepokretnog elementa koji se koristi u senzoru i strukturnim razlikama. Dakle, proizvođači koriste različite materijale i strukture kako bi povećali točnost vibracijskog žiroskopa.

Vrste vibracijskog žiroskopa

Za Piezoelektrični pretvarači , za nepokretni dio senzora koriste se materijali poput kristala i keramike. Ovdje se koriste strukture kristalnih materijala poput dvostruke T-strukture, ugaone vilice i ugaone vilice u obliku slova H. Kada se koristi keramički materijal, odabire se prizmatična ili stupasta struktura.

Karakteristike senzora vibracijskog žiroskopa uključuju faktor razmjera, koeficijent temperature-frekvencije, kompaktnu veličinu, otpornost na udarce, stabilnost i karakteristike buke.

Senzor žiroskopa u mobilnom uređaju

Da bi se olakšalo dobro korisničko iskustvo danas su pametni telefoni ugrađeni s različitim vrstama senzora. Ovi senzori također pružaju telefonske informacije o svojoj okolini i pomažu u produženom trajanju baterije.

Steve Jobs prvi je primijenio žiroskopsku tehnologiju u potrošačkoj elektronici. Apple iPhone bio je prvi pametni telefon koji ima tehnologiju senzora žiroskopa. Uz pomoć žiroskopa u pametnom telefonu pomoću svojih telefona možemo otkriti kretanje i geste. Pametni telefoni obično imaju elektroničku verziju senzora vibracijskog žiroskopa.

Mobilna aplikacija senzora žiroskopa

Aplikacija senzor žiroskopa pomaže u otkrivanju nagiba i orijentacije mobitela. Aplikacija senzor žiroskopa korisna je za stare pametne telefone koji nemaju senzor žiroskopa.

Aplikacija poput GyroEmu an Xposed modula koristi akcelerometar i magnetometar prisutne na telefonu za simulaciju senzora žiroskopa. Žiroskopski senzor uglavnom se koristi na pametnom telefonu za igranje AR tehnologija visokih tehnologija.

Prijave

Žiroskopski senzori koriste se za svestrane primjene. Prstenasti laserski žiroskopi koriste se u zrakoplovima i izvornim brodovima, dok se optički žiroskopi koriste u trkaćim automobilima i motornim čamcima.

Senzori vibracijskog žiroskopa koriste se u automobilskim navigacijskim sustavima, elektroničkim sustavima kontrole stabilnosti vozila, senzorima pokreta za mobilne igre, sustavima za otkrivanje podrhtavanja fotoaparata u digitalnim fotoaparatima, radio-upravljanim helikopterima, robotskim sustavima itd.

Glavne funkcije senzora žiroskopa za sve primjene su osjetnici kutne brzine, osjetnici kuta i upravljački mehanizmi. Zamućenje slike u fotoaparatima može se nadoknaditi pomoću optičkog sustava za stabilizaciju slike zasnovan na senzoru žiroskopa.

Razumijevanjem njihovog ponašanja i karakteristika, programeri dizajniraju mnoge učinkovite i jeftine proizvode kao što su upravljanje bežičnim mišem temeljeno na gestama, kontrola smjera invalidskih kolica, sustav za upravljanje vanjskim uređajima pomoću naredbi gesta, itd ...

Stvaraju se mnoge nove aplikacije koje mijenjaju način na koji svoje geste možemo koristiti kao naredbe za upravljanje uređajima. Neki od žiroskopskih senzora dostupnih na tržištu su MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Koja mobilna aplikacija. jeste li nekada simulirali senzor žiroskopa na svom mobitelu?