A mikroelektromechanikus rendszerek, közismert nevén MEMS, nagyon kicsi elektromechanikus és mechanikus eszközök technológiája. A MEMS technológia fejlődése sokoldalú termékek kifejlesztésében segített nekünk. Sok olyan mechanikus eszköz, mint pl Gyorsulásmérő , Giroszkóp stb ... mostantól használható szórakoztató elektronikával. Ez a MEMS technológiával volt lehetséges. Ezeket az érzékelőket a többi IC-hez hasonlóan csomagolják. A gyorsulásmérők és a giroszkópok egymást dicsérik, ezért általában együtt használják őket. A gyorsulásmérő egy tárgy lineáris gyorsulását vagy irányított mozgását méri, míg a giroszkóp érzékelő a tárgy szögsebességét, dőlését vagy oldalirányú helyzetét. Giroszkóp érzékelők több tengelyhez is kaphatók.
Mi az a giroszkóp érzékelő?
A giroszkóp érzékelő olyan eszköz, amely képes mérni és fenntartani a tájolást és szögsebesség egy tárgy. Ezek fejlettebbek, mint a gyorsulásmérők. Ezek mérhetik a tárgy dőlését és oldalirányát, míg a gyorsulásmérő csak a lineáris mozgást mérheti.
A giroszkóp érzékelőket szögsebesség-érzékelőknek vagy szögsebesség-érzékelőknek is nevezik. Ezeket az érzékelőket olyan alkalmazásokba telepítik, ahol az ember nehezen érzékeli a tárgy tájolását.
A fok / másodpercben mérve a szögsebesség az objektum időegységenkénti forgási szögének változása.
Giroszkóp érzékelő
A giroszkóp érzékelő működési elve
A szögsebesség érzékelése mellett a giroszkóp érzékelők is megmérhetik a tárgy mozgását. A robusztusabb és pontosabb mozgásérzékelés érdekében a szórakoztató elektronikában a giroszkóp érzékelők kombinálva vannak a gyorsulásmérővel.
Az iránytól függően háromféle szögsebességmérés létezik. Yaw- a vízszintes forgatás sík felületen, ha felülről nézzük az objektumot, Pitch- függőleges elforgatás az objektum elölről nézve, Roll- a vízszintes elforgatás, ha az objektumot elölről nézzük.
A Coriolis erő fogalmát a giroszkóp érzékelőkben alkalmazzák. Ebben az érzékelőben a szögsebesség mérésére az érzékelő forgási sebességét elektromos jellé alakítják át. A giroszkóp érzékelő működési elve a vibrációs giroszkóp érzékelő működésének megfigyelésével érthető meg.
Ez az érzékelő egy belső rezgőelemből áll, amely kettős - T alakú kristályanyagból áll. Ez a szerkezet egy közepes helyzetű álló részből áll, amelyhez rögzítve van az „érzékelő kar” és mindkét oldalon a „hajtókar”.
Ez a kettős T-szerkezet szimmetrikus. Amikor váltakozó rezgésű elektromos mezőt alkalmazunk a hajtókarokra, folyamatos oldalirányú rezgések keletkeznek. Mivel a hajtókarok szimmetrikusak, amikor az egyik kar balra mozog, a másik jobbra mozog, ezzel megszüntetve a szivárgó rezgéseket. Ez az álló részt középen tartja, és az érzékelő kar statikus marad.
A külső forgási erő hatására az érzékelőre függőleges rezgések lépnek fel a hajtókarokon. Ez a meghajtókarok felfelé és lefelé irányuló rezgéséhez vezet, amelynek következtében egy forgási erő hat a középpontban álló álló részre.
Az álló rész forgása függőleges rezgésekhez vezet az érzékelő karokban. Ezeket az érzékelő karban okozott rezgéseket az elektromos töltés változásaként mérjük. Ez a változás az érzékelőre kifejtett külső forgási erő szögforgatásként történő mérésére szolgál.
Típusok
A technológia fejlődésével rendkívül pontos, megbízható és miniatűr eszközök készülnek. A tájolás és a mozgás pontosabb mérése egy 3D térben a giroszkóp érzékelő integrálásával vált lehetővé. A giroszkópok különböző méretben, különböző teljesítményekkel is kaphatók.
Méreteik alapján a giroszkóp érzékelők kicsi és nagy méretűek. A giroszkóp érzékelők hierarchiáját nagytól a kicsiig fel lehet sorolni gyűrűs lézeres giroszkópként, optikai szálas giroszkópként, folyadék giroszkópként és rezgés giroszkópként.
A legnépszerűbb kicsi és könnyebben használható vibrációs giroszkóp. A vibrációs giroszkóp pontossága az érzékelőben használt álló elem anyagától és a szerkezeti különbségektől függ. Tehát a gyártók különböző anyagokat és szerkezeteket alkalmaznak a rezgés giroszkóp pontosságának növelésére.
A vibrációs giroszkóp típusai
Mert Piezoelektromos átalakítók , az anyagokat, például kristályt és kerámiát használják az érzékelő álló részéhez. Itt olyan kristály anyagszerkezetekhez használatos, mint a kettős T-szerkezet, a hangvilla és a H alakú hangvilla. Kerámia anyag használata esetén prizmás vagy oszlopos szerkezetet választanak.
A vibrációs giroszkóp érzékelő jellemzői a skála tényezőt, a hőmérséklet-frekvencia együtthatót, a kompakt méretet, az ütésállóságot, a stabilitás és a zaj jellemzőit.
Giroszkóp érzékelő a mobilban
A jó felhasználói élmény megkönnyítése érdekében manapság az okostelefonok különféle típusú érzékelőkkel vannak beágyazva. Ezek az érzékelők telefonos információkat szolgáltatnak a környezetéről, és hozzájárulnak az akkumulátor élettartamának növeléséhez.
Steve Jobs elsőként alkalmazta a giroszkóp technológiát a szórakoztató elektronikában. Az Apple iPhone volt az első okostelefon, amely rendelkezik giroszkóp érzékelő technológiával. Az okostelefon giroszkópjának segítségével telefonunkkal észlelhetjük a mozgást és a gesztusokat. Az okostelefonok általában rendelkeznek a vibrációs giroszkóp érzékelő elektronikus változatával.
Giroszkóp érzékelő mobilalkalmazás
A giroszkóp érzékelő alkalmazás segít felismerni a mobiltelefon dőlését és helyzetét. A giroszkóp érzékelő alkalmazás hasznos olyan régi okostelefonokhoz, amelyek nem rendelkeznek giroszkóp érzékelővel.
Egy olyan alkalmazás, mint a GyroEmu an Xposed modul, a telefonban található gyorsulásmérőt és magnetométert használja a giroszkóp érzékelő szimulálására. A giroszkóp-érzékelőt leginkább okostelefonon használják csúcstechnológiájú AR-játékok lejátszására.
Alkalmazások
A giroszkóp érzékelőket sokoldalú alkalmazásokhoz használják. A gyűrűs lézeres giroszkópokat a repülőgépek és a források transzfereiben használják, míg a száloptikás giroszkópokat versenyautókban és motorcsónakokban használják.
Rezgés giroszkóp érzékelőket használnak az autó navigációs rendszereiben, a járművek elektronikus stabilitásszabályozó rendszereiben, mozgásérzékelőkben a mobil játékokban, a fényképezőgép rázkódás érzékelő rendszereiben digitális fényképezőgépekben, rádióval vezérelt helikopterekben, robotrendszerekben stb.
A giroszkóp érzékelő fő funkciói minden alkalmazásban a szögsebesség-érzékelés, a szögérzékelés és a vezérlő mechanizmusok. A kamerák képének elmosódása kompenzálható a Gyroscope Sensor alapú optikai képstabilizáló rendszer használatával.
A fejlesztők viselkedésük és jellemzőik megértésével számos hatékony és olcsó terméket terveznek, például a vezeték nélküli egér gesztusokon alapuló vezérlését, a kerekes szék irányított vezérlését, a külső eszközök vezérlésére szolgáló rendszert gesztusparancsokkal stb.
Sok új alkalmazás készül, amelyek megváltoztatják azt a módot, ahogyan a kézmozdulatainkat parancsokként használhatjuk az eszközök vezérléséhez. A piacon elérhető giroszkóp érzékelők közül néhány a MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Melyik mobilalkalmazás. szimulálta a giroszkóp érzékelőt a mobiltelefonján?
