Mikroelektromekaniska system, populärt kallat MEMS, är tekniken för mycket små elektromekaniska och mekaniska anordningar. Framsteg inom MEMS-teknik har hjälpt oss att utveckla mångsidiga produkter. Många av de mekaniska anordningarna som Accelerometer , Gyroskop, etc ... kan nu användas med konsumentelektronik. Detta var möjligt med MEMS-teknik. Dessa sensorer är förpackade på samma sätt som andra IC. Accelerometrar och gyroskop komplimangerar varandra så de används vanligtvis tillsammans. En accelerometer mäter ett objekts linjära acceleration eller riktningsrörelse, medan gyroskopsensorn mäter objektets vinkelhastighet eller lutning eller sidorientering. Gyroskopsensorer för flera axlar finns också.
Vad är en gyroskopsensor?
Gyroskopsensor är en enhet som kan mäta och bibehålla orienteringen och vinkelhastighet av ett objekt. Dessa är mer avancerade än accelerometrar. Dessa kan mäta objektets lutning och sidorientering medan accelerometern bara kan mäta den linjära rörelsen.
Gyroskopsensorer kallas också som vinkelhastighetssensor eller vinkelhastighetssensorer. Dessa sensorer är installerade i applikationer där orienteringen av objektet är svår att känna av människor.
Mätt i grader per sekund är vinkelhastigheten förändringen i objektets rotationsvinkel per tidsenhet.
Gyroskopsensor
Gyroskopsens arbetsprincip
Förutom att känna av vinkelhastigheten kan gyroskopsensorer också mäta objektets rörelse. För mer robust och exakt rörelseavkänning kombineras gyroskopsensorer i konsumentelektronik med accelerometersensorer.
Beroende på riktning finns det tre typer av vinkelhastighetsmätningar. Jaw- den horisontella rotationen på en plan yta sett objektet uppifrån, Pitch- Vertikal rotation sett objektet från framsidan, Roll- den horisontella rotationen sett objektet framifrån.
Begreppet Coriolis-kraft används i gyroskopsensorer. I denna sensor för att mäta vinkelhastigheten omvandlas sensorns rotationshastighet till en elektrisk signal. Arbetsprincipen för gyroskopsensor kan förstås genom att observera hur vibrationsgyroskopsensorn fungerar.
Denna sensor består av ett inre vibrerande element som består av kristallmaterial i form av en dubbel - T-struktur. Denna struktur består av en stationär del i mitten med ”Sensing Arm” fäst på den och ”Drive Arm” på båda sidor.
Denna dubbla T-struktur är symmetrisk. När ett alternerande vibrationselektriskt fält appliceras på drivarmarna alstras kontinuerliga sidovibrationer. Eftersom drivarmarna är symmetriska rör sig den ena åt vänster när den ena armen rör sig åt vänster, vilket eliminerar de läckande vibrationerna. Detta håller den stationära delen i mitten och avkänningsarmen förblir statisk.
När den externa rotationskraften appliceras på sensorn orsakas vertikala vibrationer på drivarmarna. Detta leder till vibrationer från drivarmarna i uppåt och nedåtgående riktning, varigenom en rotationskraft verkar på den stationära delen i mitten.
Rotation av den stationära delen leder till vertikala vibrationer i avkänningsarmarna. Dessa vibrationer orsakade i avkänningsarmen mäts som en förändring i elektrisk laddning. Denna ändring används för att mäta den externa rotationskraften som appliceras på sensorn som vinkelrotation.
Typer
Med framstegen inom teknik tillverkas mycket noggranna, pålitliga och miniatyranordningar. Mer exakta mätningar av orientering och rörelse i ett 3D-utrymme blev möjliga med integrationen av gyroskopsensorn. Gyroskop finns också i olika storlekar med olika prestanda.
Baserat på deras storlekar är gyroskopsensorerna uppdelade som små och stora. Från stort till litet kan hierarkin för gyroskopsensorer listas som ringlasergyroskop, fiberoptiskt gyroskop, vätskegyroskop och vibrationsgyroskop.
Att vara liten och lättare att använda Vibrationsgyroskop är mest populärt. Noggrannheten hos vibrationsgyroskop beror på det stationära elementmaterialet som används i sensorn och strukturella skillnader. Så tillverkarna använder olika material och strukturer för att öka noggrannheten i vibrationsgyroskop.
Typer av vibrationsgyroskop
För Piezoelektriska givare används material som kristall och keramik för sensorn med en stationär del. Här används kristallmaterialstrukturer som dubbel-T-struktur, Tuning Fork och H-formad stämgaffel. När keramiskt material används väljs prismatisk eller kolonnstruktur.
Egenskaper för vibrationsgyroskopsensorn inkluderar skalningsfaktor, temperaturfrekvenskoefficient, kompakt storlek, chockmotstånd, stabilitet och brusegenskaper.
Gyroskopsensor i mobil
För att underlätta en bra användarupplevelse idag är smartphones inbäddade med olika typer av sensorer. Dessa sensorer ger också telefoninformation om omgivningen och hjälper också till att öka batteriets livslängd.
Steve Jobs var den första som använde gyroskopteknologi i konsumentelektronik. Apple iPhone var den första smarttelefonen som har Gyroscope-sensorteknik. Med hjälp av gyroskop i smarttelefonen kan vi upptäcka rörelse och gester med våra telefoner. Smartphones har vanligtvis en elektronisk version av vibrationsgyroskopsensorn.
Mobilapp för gyroskopsensor
Gyroscope Sensor-appen hjälper till att upptäcka mobiltelefonens lutning och orientering. Appen Gyroscope Sensor är användbar för gamla smartphones som inte har en Gyroscope-sensor.
En app som GyroEmu en Xposed-modul använder accelerometer och magnetometer som finns på telefonen för att simulera en gyroskopsensor. Gyroskopsensor används mest på smarttelefonen för att spela högteknologiska AR-spel.
Applikationer
Gyroskopsensorer används för mångsidiga applikationer. Ringlasergyroer används i flygplan och källskyttlar medan fiberoptiska gyroer används i racerbilar och motorbåtar.
Vibrationsgyroskopsensorer används i bilnavigeringssystemen, elektroniska stabilitetsstyrsystem för fordon, rörelseavkänning för mobila spel, kameraskakningsdetekteringssystem i digitalkameror, radiostyrda helikoptrar, robotsystem osv ...
Gyroskopsensorns huvudfunktioner för alla applikationer är vinkelhastighetsavkänning, vinkelavkänning och kontrollmekanismer. Bildsuddighet i kameror kan kompenseras med hjälp av Gyroscope-sensorbaserat optiskt bildstabiliseringssystem.
Genom att förstå deras beteende och egenskaper utvecklar utvecklare många effektiva och billiga produkter som gestbaserad styrning av den trådlösa musen, riktningskontroll av rullstol, ett system för att styra externa enheter med hjälp av gestkommandon, etc ...
Många nya applikationer skapas som förändrar hur vi kan använda våra gester som kommandon för att styra enheter. Några av de gyroskopsensorer som finns på marknaden är MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Vilken mobilapp. har du använt att simulera gyroskopsensor på din mobiltelefon?
