Микроэлектромеханические системы, широко известные как МЭМС, представляют собой технологию очень маленьких электромеханических и механических устройств. Достижения в технологии MEMS помогли нам разработать универсальные продукты. Многие механические устройства, такие как Акселерометр , Гироскоп и т. Д. Теперь можно использовать с бытовой электроникой. Это стало возможным с помощью технологии MEMS. Эти датчики упакованы так же, как и другие ИС. Акселерометры и гироскопы дополняют друг друга, поэтому их обычно используют вместе. Акселерометр измеряет линейное ускорение или направленное движение объекта, тогда как датчик гироскопа измеряет угловую скорость, наклон или поперечную ориентацию объекта. Также доступны датчики гироскопа для нескольких осей.
Что такое датчик гироскопа?
Датчик гироскопа - это устройство, которое может измерять и поддерживать ориентацию и угловая скорость объекта. Они более совершенные, чем акселерометры. Они могут измерять наклон и поперечную ориентацию объекта, тогда как акселерометр может измерять только линейное движение.
Датчики гироскопа также называются датчиками угловой скорости или датчиками угловой скорости. Эти датчики устанавливаются в приложениях, где ориентация объекта затруднена для человека.
Угловая скорость, измеряемая в градусах в секунду, - это изменение угла поворота объекта за единицу времени.
Датчик гироскопа
Принцип работы датчика гироскопа
Помимо измерения угловой скорости, датчики гироскопа также могут измерять движение объекта. Для более надежного и точного определения движения в бытовой электронике датчики гироскопа объединены с датчиками акселерометра.
В зависимости от направления существует три типа измерения угловой скорости. Yaw - горизонтальное вращение на плоской поверхности при взгляде на объект сверху, Pitch - вертикальное вращение при взгляде на объект спереди, Roll - горизонтальное вращение при взгляде на объект спереди.
Концепция силы Кориолиса используется в датчиках гироскопа. В этом датчике для измерения угловой скорости скорость вращения датчика преобразуется в электрический сигнал. Принцип работы датчика гироскопа можно понять, наблюдая за работой датчика гироскопа вибрации.
Этот датчик состоит из внутреннего вибрирующего элемента, состоящего из кристаллического материала в форме двойной Т-образной структуры. Эта конструкция состоит из неподвижной части в центре с прикрепленным к ней «чувствительным рычагом» и «приводным рычагом» с обеих сторон.
Эта двойная Т-образная конструкция симметрична. Когда к приводным рычагам прикладывается переменное вибрационное электрическое поле, возникают непрерывные поперечные колебания. Поскольку приводные рычаги симметричны, когда одна рука движется влево, другая движется вправо, тем самым нейтрализуя утечки вибраций. Это удерживает неподвижную часть в центре, а чувствительный рычаг остается неподвижным.
Когда к датчику приложена внешняя вращающая сила, на приводных рычагах возникают вертикальные колебания. Это приводит к вибрации приводных рычагов в направлении вверх и вниз, из-за чего вращательная сила действует на неподвижную часть в центре.
Вращение неподвижной части вызывает вертикальные колебания чувствительных рычагов. Эти колебания, вызываемые чувствительным рычагом, измеряются как изменение электрического заряда. Это изменение используется для измерения внешней вращающей силы, приложенной к датчику, как углового вращения.
Типы
С развитием технологий производятся высокоточные, надежные и миниатюрные устройства. Более точные измерения ориентации и движения в трехмерном пространстве стали возможны благодаря интеграции датчика гироскопа. Гироскопы также доступны в разных размерах с разными характеристиками.
По размерам датчики гироскопа делятся на малогабаритные и крупногабаритные. От большого к малому иерархия датчиков гироскопа может быть указана как кольцевой лазерный гироскоп, волоконно-оптический гироскоп, жидкостной гироскоп и вибрационный гироскоп.
Гироскоп с вибрацией является компактным и более простым в использовании. Точность вибрационного гироскопа зависит от материала неподвижного элемента, используемого в датчике, и конструктивных отличий. Поэтому производители используют разные материалы и конструкции для повышения точности вибрационного гироскопа.
Типы вибрационных гироскопов
За Пьезоэлектрические преобразователи для неподвижной части датчика используются такие материалы, как хрусталь и керамика. Здесь для кристаллических материалов используются такие структуры, как двойная Т-образная структура, камертон и Н-образный камертон. При использовании керамического материала выбирают призматическую или столбчатую структуру.
Характеристики датчика вибрационного гироскопа включают масштабный коэффициент, температурно-частотный коэффициент, компактный размер, ударопрочность, стабильность и шумовые характеристики.
Датчик гироскопа в мобильном телефоне
В настоящее время в смартфоны встроены различные типы датчиков, чтобы облегчить пользователю удобство работы. Эти датчики также предоставляют телефону информацию о его окружении, а также помогают продлить срок службы батареи.
Стив Джобс был первым, кто применил гироскоп в бытовой электронике. Apple iPhone был первым смартфоном, оснащенным сенсорной технологией гироскопа. С помощью гироскопа в смартфоне мы можем обнаруживать движение и жесты с помощью наших телефонов. Смартфоны обычно имеют электронную версию датчика вибрационного гироскопа.
Мобильное приложение Gyroscope Sensor
Приложение Gyroscope Sensor помогает определять наклон и ориентацию мобильного телефона. Приложение Gyroscope Sensor полезно для старых смартфонов, на которых нет датчика гироскопа.
Приложение, такое как GyroEmu и модуль Xposed, использует акселерометр и магнитометр, присутствующие на телефоне, для имитации датчика гироскопа. Датчик гироскопа в основном используется на смартфоне для игры в высокотехнологичные игры с дополненной реальностью.
Приложения
Датчики гироскопа используются для различных приложений. Кольцевые лазерные гироскопы используются в самолетах и шаттлах-источниках, тогда как волоконно-оптические гироскопы используются в гоночных автомобилях и моторных лодках.
Датчики вибрационного гироскопа используются в автомобильных навигационных системах, электронных системах контроля устойчивости транспортных средств, датчике движения для мобильных игр, системах обнаружения дрожания камеры в цифровых камерах, радиоуправляемых вертолетах, роботизированных системах и т. Д.
Основными функциями датчика гироскопа для всех приложений являются определение угловой скорости, определение угла и механизмы управления. Размытие изображения в камерах можно компенсировать с помощью системы оптической стабилизации изображения на основе гироскопического датчика.
Понимая их поведение и характеристики, разработчики создают множество эффективных и недорогих продуктов, таких как управление беспроводной мышью на основе жестов, управление креслом-коляской по направлению, система для управления внешними устройствами с помощью команд жестов и т. Д.
Создается много новых приложений, которые меняют способ использования жестов в качестве команд для управления устройствами. Некоторые из доступных на рынке датчиков гироскопа: MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Какое мобильное приложение. Вы использовали для моделирования датчика гироскопа на своем мобильном телефоне?
