Рад жироскопског сензора и његове примене

Рад жироскопског сензора и његове примене

Микроелектромеханички системи, у народу познатији као МЕМС, технологија су врло малих електромеханичких и механичких уређаја. Напредак у технологији МЕМС помогао нам је да развијемо свестране производе. Многи од механичких уређаја као што су Акцелерометар , Жироскоп, итд ... сада се могу користити са потрошачком електроником. То је било могуће помоћу МЕМС технологије. Ови сензори су упаковани слично као и други ИЦ. Акцелерометри и жироскопи се међусобно допуњују, па се обично користе заједно. Акцелерометар мери линеарно убрзање или смерно кретање објекта, док жироскопски сензор мери угаону брзину или нагиб или бочну оријентацију објекта. Доступни су и жироскопски сензори за више осе.



Шта је сензор жироскопа?

Жироскопски сензор је уређај који може да мери и одржава оријентацију и угаона брзина предмета. Они су напреднији од акцелерометара. Они могу мерити нагиб и бочну оријентацију објекта док акцелерометар може мерити само линеарно кретање.


Жироскопски сензори се називају и сензори кутне брзине или кутни сензори брзине. Ови сензори су инсталирани у апликацијама где је човек тешко осетити оријентацију објекта.





Мерена у степенима у секунди, угаона брзина је промена угла ротације објекта у јединици времена.

Сензор за жироскоп

Сензор за жироскоп



Принцип рада сензора жироскопа

Осим што осећају угаону брзину, сензори жироскопа могу такође да мере кретање предмета. За робусније и тачније откривање покрета, у потрошачкој електроници жироскопски сензори се комбинују са сензорима убрзања.

У зависности од смера постоје три врсте мерења угаоне брзине. Јав - хоризонтална ротација на равној површини када се објекат види одозго, висина - вертикална ротација као што се види са предње стране, Ролл - хоризонтална ротација када се објекат види са предње стране


Концепт Цориолисове силе користи се у жироскопским сензорима. У овом сензору за мерење угаоне брзине, брзина ротације сензора се претвара у електрични сигнал. Принцип рада сензора жироскопа може се разумети посматрањем рада сензора вибрационог жироскопа.

Овај сензор се састоји од унутрашњег вибрационог елемента који се састоји од кристалног материјала у облику двоструке Т-структуре. Ова структура се састоји од непокретног дела у центру са причвршћеним ’Осетљивим краком’ и ’Погонским краком’ на обе стране.

Ова двострука Т-структура је симетрична. Када се на погонске кракове примени наизменично електрично поље вибрација, настају непрекидне бочне вибрације. Како су погонске руке симетричне, када се једна рука помера улево, друга се помера удесно, чиме се поништавају процуриле вибрације. То држи непокретни део у центру, а сензорска рука остаје статична.

Када се на сензор примени спољна ротациона сила, на погонским краковима настају вертикалне вибрације. То доводи до вибрација погонских кракова у правцу нагоре и надоле, због чега ротациона сила делује на непокретни део у центру.

Ротација непокретног дела доводи до вертикалних вибрација у сензорским краковима. Ове вибрације изазване у сензорској руци мере се као промена електричног набоја. Ова промена се користи за мерење спољне ротационе силе примењене на сензор као кутне ротације.

Врсте

Са напретком технологије производе се врло прецизни, поуздани и минијатурни уређаји. Тачнија мерења оријентације и кретања у 3Д простору постала су могућа интеграцијом жироскопског сензора. Жироскопи су такође доступни у различитим величинама са различитим перформансама.

На основу својих величина, сензори жироскопа се деле на мале и велике. Од велике до мале хијерархије жироскопских сензора могу се навести као прстенасти ласерски жироскоп, оптички оптички жироскоп, флуидни жироскоп и вибрацијски жироскоп.

Будући да је мали и лакши за употребу, вибрацијски жироскоп је најпопуларнији. Тачност вибрационог жироскопа зависи од материјала непокретног елемента који се користи у сензору и структурних разлика. Дакле, произвођачи користе различите материјале и структуре како би повећали тачност вибрационог жироскопа.

Врсте вибрационог жироскопа

За Пиезоелектрични претварачи , за непокретни део сензора користе се материјали попут кристала и керамике. Овде се користе структуре кристалних материјала попут двоструке Т-структуре, угаоне вилице и угаоне вилице у облику слова Х. Када се користи керамички материјал, бира се призматична или стубичаста структура.

Карактеристике сензора за вибрацијски жироскоп укључују фактор скале, коефицијент температуре-фреквенције, компактну величину, отпорност на ударце, стабилност и карактеристике буке.

Сензор жироскопа у мобилном уређају

Да би се олакшало добро корисничко искуство данас су паметни телефони уграђени са различитим врстама сензора. Ови сензори такође пружају телефонске информације о околини и помажу у продуженом трајању батерије.

Стеве Јобс је први почео да користи жироскопску технологију у потрошачкој електроници. Аппле иПхоне је први паметни телефон који има технологију сензора жироскопа. Уз помоћ жироскопа у паметном телефону помоћу телефона можемо да откријемо кретање и покрете. Паметни телефони обично имају електронску верзију сензора за вибрациони жироскоп.

Мобилна апликација сензора жироскопа

Апликација Гиросцопе Сенсор помаже у откривању нагиба и оријентације мобилног телефона. Апликација сензор жироскопа корисна је за старе паметне телефоне који немају сензор жироскопа.

Апликација као што је ГироЕму ан Кспосед модул користи акцелерометар и магнетометар присутне на телефону за симулацију жироскопског сензора. Жироскопски сензор се углавном користи на паметном телефону за играње АР технологија високих технологија.

Апликације

Жироскопски сензори се користе за свестране примене. Прстенасти ласерски жироскопи користе се у авионима и изворним шатловима, док се оптички жироскопи користе у тркачким возилима и моторним чамцима.

Сензори вибрационих жироскопа користе се у аутомобилским навигационим системима, електронским системима контроле стабилности возила, сензорима покрета за мобилне игре, системима за детекцију подрхтавања камере у дигиталним фотоапаратима, радио-контролисаним хеликоптерима, роботским системима итд.

Главне функције сензора жироскопа за све примене су осетљивост на угаоне брзине, осетљивост угла и управљачки механизми. Замућење слике у фотоапаратима може се надокнадити коришћењем система оптичке стабилизације слике заснованог на сензору жироскопа.

Разумевањем њиховог понашања и карактеристика, програмери дизајнирају многе ефикасне и јефтине производе као што су управљање бежичним мишем засновано на гестама, контрола смера инвалидских колица, систем за контролу спољних уређаја помоћу команди геста итд.

Ствара се много нових апликација које мењају начин на који своје гесте можемо користити као команде за управљање уређајима. Неки од жироскопских сензора доступних на тржишту су МАКС21000, МАКС21001, МАКС21003, МАКС21100. Коју мобилну апликацију. да ли сте некада симулирали сензор жироскопа на свом мобилном телефону?