Mikroelektromechanické systémy, populárně známé jako MEMS, jsou technologií velmi malých elektromechanických a mechanických zařízení. Pokrok v technologii MEMS nám pomohl vyvinout univerzální produkty. Mnoho z mechanických zařízení, jako je Akcelerometr , Gyroskop atd ... lze nyní použít se spotřební elektronikou. To bylo možné pomocí technologie MEMS. Tyto senzory jsou zabaleny podobně jako ostatní integrované obvody. Akcelerometry a gyroskopy se navzájem doplňují, takže se obvykle používají společně. Akcelerometr měří lineární zrychlení nebo směrový pohyb objektu, zatímco gyroskopický senzor měří úhlovou rychlost nebo naklonění nebo boční orientaci objektu. K dispozici jsou také gyroskopické senzory pro více os.
Co je senzor gyroskopu?
Senzor gyroskopu je zařízení, které dokáže měřit a udržovat orientaci a úhlová rychlost objektu. Jsou pokročilejší než akcelerometry. Ty mohou měřit náklon a boční orientaci objektu, zatímco akcelerometr může měřit pouze lineární pohyb.
Senzory gyroskopu se také nazývají snímače úhlové rychlosti nebo snímače úhlové rychlosti. Tyto senzory jsou instalovány v aplikacích, kde je obtížné zjistit orientaci objektu.
Úhlová rychlost, měřená ve stupních za sekundu, je změna úhlu otáčení objektu za jednotku času.
Senzor gyroskopu
Princip fungování snímače gyroskopu
Kromě snímání úhlové rychlosti mohou gyroskopické senzory také měřit pohyb objektu. Pro robustnější a přesnější snímání pohybu jsou senzory gyroskopu ve spotřební elektronice kombinovány se senzory akcelerometru.
V závislosti na směru existují tři typy měření úhlové rychlosti. Vybočit - horizontální rotace na rovném povrchu při pohledu na objekt shora, Rozteč - vertikální rotace při pohledu na předmět zepředu, Rolovat - horizontální rotace při pohledu na předmět zepředu.
Koncept Coriolisovy síly se používá v gyroskopických senzorech. V tomto senzoru pro měření úhlové rychlosti se rychlost otáčení senzoru převádí na elektrický signál. Princip fungování snímače gyroskopu lze pochopit sledováním činnosti snímače vibračního gyroskopu.
Tento senzor se skládá z vnitřního vibračního prvku vytvořeného z krystalického materiálu ve tvaru dvojité - T-struktury. Tato konstrukce se skládá ze stacionární části uprostřed, na které je připevněno „Sensing Arm“ a „Drive Arm“ na obou stranách.
Tato struktura dvojitého T je symetrická. Když se na hnací ramena aplikuje střídavé vibrační elektrické pole, vytvářejí se nepřetržité boční vibrace. Jelikož jsou ramena pohonu symetrická, když se jedno rameno pohybuje doleva, druhé se pohybuje doprava, čímž ruší unikající vibrace. To udržuje stacionární část ve středu a snímací rameno zůstává statické.
Při působení vnější rotační síly na snímač jsou na hnacích ramenech způsobeny vertikální vibrace. To vede k vibracím hnacích ramen ve směru nahoru a dolů, v důsledku čehož na stacionární část ve středu působí rotační síla.
Otáčení stacionární části vede k vertikálním vibracím ve snímacích ramenech. Tyto vibrace způsobené snímacím ramenem se měří jako změna elektrického náboje. Tato změna se používá k měření vnější rotační síly působící na senzor jako úhlová rotace.
Typy
S pokrokem v technologii se vyrábějí vysoce přesná, spolehlivá a miniaturní zařízení. Přesnější měření orientace a pohybu v 3D prostoru bylo možné díky integraci gyroskopického senzoru. Gyroskopy jsou také k dispozici v různých velikostech s různými výkony.
Na základě jejich velikostí se senzory gyroskopu dělí na malé a velké. Od velké po malou lze hierarchii senzorů gyroskopu uvést jako prstenový laserový gyroskop, gyroskop s optickými vlákny, fluidní gyroskop a vibrační gyroskop.
Malý a snadno použitelný vibrační gyroskop je nejoblíbenější. Přesnost vibračního gyroskopu závisí na materiálu stacionárního prvku použitého v senzoru a strukturálních rozdílech. Výrobci tedy používají různé materiály a struktury ke zvýšení přesnosti vibračního gyroskopu.
Typy vibračního gyroskopu
Pro Piezoelektrické měniče , pro stacionární část snímače se používají materiály jako krystal a keramika. Zde se pro struktury křišťálového materiálu, jako je struktura s dvojitým T, používá ladička a ladička ve tvaru písmene H. Při použití keramického materiálu je zvolena hranolová nebo sloupovitá struktura.
Charakteristiky snímače vibračního gyroskopu zahrnují měřítko, teplotně-frekvenční koeficient, kompaktní velikost, rázovou odolnost, stabilitu a hlukové charakteristiky.
Senzor gyroskopu v mobilu
Pro usnadnění dobrého uživatelského zážitku jsou dnes smartphony zabudovány do různých typů senzorů. Tyto senzory také poskytují informace o telefonu v okolí a také pomáhají prodloužit životnost baterie.
Steve Jobs jako první použil technologii gyroskopu ve spotřební elektronice. Apple iPhone byl prvním smartphonem s technologií senzoru gyroskopu. Pomocí gyroskopu ve smartphonu můžeme pomocí našich telefonů detekovat pohyb a gesta. Chytré telefony mají obvykle elektronickou verzi snímače vibračního gyroskopu.
Gyroscope Sensor Mobile App
Aplikace Gyroscope Sensor pomáhá detekovat náklon a orientaci mobilního telefonu. Aplikace Gyroscope Sensor je užitečná pro staré smartphony, které senzor Gyroscope nemají.
Aplikace jako GyroEmu an Xposed modul využívá akcelerometr a magnetometr přítomný v telefonu k simulaci gyroskopického senzoru. Senzor gyroskopu se většinou používá na smartphonu pro hraní špičkových technologií AR her.
Aplikace
Gyroskopické senzory se používají pro mnohostranné aplikace. Kruhové laserové gyroskopy se používají v letadlech a zdrojích raketoplánů, zatímco gyroskopy s optickými vlákny se používají v závodních automobilech a motorových člunech.
Snímače vibračního gyroskopu se používají v automobilových navigačních systémech, elektronických systémech řízení stability vozidel, snímání pohybu pro mobilní hry, systémech detekce otřesů kamery v digitálních fotoaparátech, rádiem řízených vrtulnících, robotických systémech atd.
Hlavními funkcemi gyroskopického senzoru pro všechny aplikace jsou snímání úhlové rychlosti, snímání úhlu a kontrolní mechanismy. Rozostření obrazu v kamerách lze kompenzovat pomocí optického stabilizačního systému založeného na senzoru gyroskopu.
Po pochopení jejich chování a charakteristik vývojáři navrhují mnoho efektivních a levných produktů, jako je ovládání bezdrátové myši založené na gestech, směrové ovládání invalidního vozíku, systém pro ovládání externích zařízení pomocí příkazů gesty atd ...
Vytváří se mnoho nových aplikací, které mění způsob, jakým můžeme používat naše gesta jako příkazy k ovládání zařízení. Některé senzory gyroskopu dostupné na trhu jsou MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Která mobilní aplikace. už jste simulovali gyroskopický senzor na vašem mobilním telefonu?