Mikroelektromekaaniset järjestelmät, tunnetaan yleisesti nimellä MEMS, ovat hyvin pienten sähkömekaanisten ja mekaanisten laitteiden tekniikka. MEMS-tekniikan kehitys on auttanut meitä kehittämään monipuolisia tuotteita. Monet mekaanisista laitteista, kuten Kiihtyvyysanturi , Gyroskooppia jne. ... voidaan nyt käyttää kulutuselektroniikan kanssa. Tämä oli mahdollista MEMS-tekniikalla. Nämä anturit on pakattu samalla tavalla kuin muut mikropiirit. Kiihtyvyysmittarit ja gyroskoopit täydentävät toisiaan, joten niitä käytetään yleensä yhdessä. Kiihtyvyysanturi mittaa kohteen lineaarista kiihtyvyyttä tai suunnattua liikettä, kun taas gyroskooppianturi mittaa kohteen kulmanopeutta tai kallistusta tai sivuttaista suuntaa. Saatavana on myös gyroskooppiantureita useille akseleille.
Mikä on gyroskooppianturi?
Gyroskooppianturi on laite, joka voi mitata ja ylläpitää suuntaa ja kulmanopeus kohteen. Nämä ovat edistyneempiä kuin kiihtyvyysmittarit. Ne voivat mitata kohteen kallistuksen ja sivusuunnan, kun taas kiihtyvyysanturi voi mitata vain lineaarista liikettä.
Gyroskooppiantureita kutsutaan myös kulmanopeusantureiksi tai kulmanopeusantureiksi. Nämä anturit asennetaan sovelluksiin, joissa ihmisen on vaikea tunnistaa kohteen suuntausta.
Kulmanopeus mitataan asteina sekunnissa on kohteen kiertokulman muutos aikayksikköä kohti.
Gyroskooppianturi
Gyroskooppianturin toimintaperiaate
Kulmanopeuden tunnistamisen lisäksi gyroskooppianturit voivat myös mitata kohteen liikettä. Vankemman ja tarkemman liiketunnistuksen takaamiseksi kulutuselektroniikassa gyroskooppianturit yhdistetään kiihtyvyysanturien antureihin.
Suunnasta riippuen kulmataajuusmittauksia on kolme tyyppiä. Haaroitus - vaakasuora kiertäminen tasaisella pinnalla, kun kohde nähdään ylhäältä, Pitch- Pystysuuntainen kierto objektin edestä katsottuna, Roll - vaakasuora kiertyminen, kun kohde näkyy edestä.
Coriolis-voiman käsitettä käytetään gyroskooppiantureissa. Tässä anturissa kulmanopeuden mittaamiseksi anturin pyörimisnopeus muunnetaan sähköiseksi signaaliksi. Gyroskooppianturin toimintaperiaate voidaan ymmärtää tarkkailemalla värähtelygyroskooppianturin toimintaa.
Tämä anturi koostuu sisäisestä värähtelevästä elementistä, joka koostuu kaksinkertaisen T-rakenteen muotoisesta kristallimateriaalista. Tämä rakenne käsittää keskellä olevan kiinteän osan, johon on kiinnitetty 'tunnistava varsi' ja molemmilla puolilla 'käyttövarsi'.
Tämä kaksinkertainen T-rakenne on symmetrinen. Kun käyttövarsiin kohdistetaan vaihteleva tärinän sähkökenttä, syntyy jatkuvaa sivuttaista tärinää. Koska käyttövarret ovat symmetrisiä, kun toinen varsi liikkuu vasemmalle, toinen liikkuu oikealle, mikä poistaa vuotavat tärinät. Tämä pitää paikallaan olevan osan keskellä ja tunnistava varsi pysyy staattisena.
Kun anturiin kohdistetaan ulkoinen pyörimisvoima, ajo-osiin kohdistuu pystysuuntaista tärinää. Tämä johtaa käyttövarsien tärinään ylös- ja alaspäin, minkä vuoksi pyörivä voima vaikuttaa keskellä olevaan kiinteään osaan.
Paikallaan olevan osan pyöriminen johtaa pystyvärinään tunnistusvarsiin. Nämä anturivarren aiheuttamat värähtelyt mitataan muutoksena sähkövarauksessa. Tätä muutosta käytetään mittaamaan anturiin kohdistuva ulkoinen pyörimisvoima kulmakierroksena.
Tyypit
Teknologian kehityksen myötä valmistetaan erittäin tarkkoja, luotettavia ja pienikokoisia laitteita. Tarkempi suuntauksen ja liikkeen mittaus 3D-tilassa tuli mahdolliseksi integroimalla gyroskooppianturi. Gyroskooppeja on saatavana myös erikokoisina ja erilaisina.
Gyroskooppianturit jaetaan niiden koon perusteella pieniksi ja suurikokoisiksi. Gyroskooppiantureiden hierarkia voidaan suurista pieniin luokitella Ring-laser-gyroskoopiksi, kuituoptiseksi gyroskoopiksi, nestegyroskoopiksi ja värähtelygyroskoopiksi.
Pienempi ja helppokäyttöisempi tärinägyroskooppi on suosituinta. Tärinägyroskoopin tarkkuus riippuu anturissa käytetystä kiinteästä elementtimateriaalista ja rakenteellisista eroista. Joten valmistajat käyttävät erilaisia materiaaleja ja rakenteita värähtelygyroskoopin tarkkuuden lisäämiseksi.
Tärinägyroskoopin tyypit
Sillä Pietsosähköiset anturit anturin kiinteässä osassa käytetään materiaaleja, kuten kristallia ja keramiikkaa. Tässä käytetään kristallimateriaalirakenteisiin, kuten kaksois-T-rakenne, virityshaarukkaa ja H-muotoista virityshaarukkaa. Keraamisia materiaaleja käytettäessä valitaan prisma- tai pylväsrakenne.
Tärinägyroskooppianturin ominaisuudet sisältävät asteikon, lämpötilan ja taajuuden kertoimen, kompaktin koon, iskunkestävyyden, vakauden ja melun ominaisuudet.
Gyroskooppianturi mobiililaitteessa
Hyvän käyttökokemuksen helpottamiseksi älypuhelimet on nykyään upotettu erityyppisiin antureihin. Nämä anturit tarjoavat myös puhelintietoja sen ympäristöstä ja auttavat pidentämään akun käyttöikää.
Steve Jobs käytti ensimmäisenä gyroskooppitekniikkaa kulutuselektroniikassa. Apple iPhone oli ensimmäinen älypuhelin, jolla on gyroskooppianturitekniikka. Älypuhelimen gyroskoopin avulla voimme havaita liikkeen ja eleet puhelimillamme. Älypuhelimissa on yleensä elektroninen versio värähtelygyroskooppianturista.
Gyroskooppianturin mobiilisovellus
Gyroscope Sensor -sovellus auttaa tunnistamaan matkapuhelimen kallistuksen ja suunnan. Gyroscope Sensor -sovellus on hyödyllinen vanhoille älypuhelimille, joissa ei ole gyroscope-anturia.
Sovellus, kuten GyroEmu Xposed -moduuli, käyttää puhelimen kiihtyvyys- ja magnetometriä simuloimaan gyroskooppianturia. Gyroskooppianturia käytetään enimmäkseen älypuhelimessa korkean teknologian AR-pelien pelaamiseen.
Sovellukset
Gyroskooppiantureita käytetään monipuolisiin sovelluksiin. Rengaslaser-gyroja käytetään lentokoneiden ja lähteiden sukkuloissa, kun taas valokuitu-gyroja käytetään kilpa-autoissa ja moottoriveneissä.
Tärinägyroskooppiantureita käytetään autonavigointijärjestelmissä, ajoneuvojen elektronisissa ajonvakautusjärjestelmissä, liikkuvien pelien liiketunnistimissa, digitaalikameroiden kameran tärinänilmaisujärjestelmissä, radio-ohjattavissa helikoptereissa, robottijärjestelmissä jne.
Gyroskooppianturin tärkeimmät toiminnot kaikissa sovelluksissa ovat kulmanopeuden tunnistaminen, kulman tunnistaminen ja säätömekanismit. Kameran kuvan epäterävyys voidaan kompensoida käyttämällä gyroskooppianturipohjaista optista kuvanvakautusjärjestelmää.
Ymmärtämällä käyttäytymisensä ja ominaisuutensa kehittäjät suunnittelevat monia tehokkaita ja edullisia tuotteita, kuten langattoman hiiren eleohjaus, pyörätuolin suuntaohjaus, järjestelmä ulkoisten laitteiden ohjaamiseksi elekomennoilla jne.
Luodaan monia uusia sovelluksia, jotka muuttavat tapaa, jolla voimme käyttää eleitä komentoina laitteiden ohjaamiseen. Jotkut markkinoilla olevista gyroskooppiantureista ovat MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Mikä mobiilisovellus. oletko simuloinut gyroskooppianturia matkapuhelimellasi?
