Mikroelektromehāniskās sistēmas, tautā sauktas par MEMS, ir ļoti mazu elektromehānisko un mehānisko ierīču tehnoloģija. MEMS tehnoloģijas attīstība ir palīdzējusi mums izstrādāt daudzpusīgus produktus. Daudzas mehāniskās ierīces, piemēram, Akselerometrs , Žiroskopu utt. ... tagad var izmantot kopā ar plaša patēriņa elektroniku. Tas bija iespējams ar MEMS tehnoloģiju. Šie sensori ir iepakoti līdzīgi citiem IC. Akselerometri un žiroskopi komplimentē viens otru, tāpēc tos parasti lieto kopā. Akselerometrs mēra objekta lineāro paātrinājumu vai virzienu, savukārt žiroskopa sensors mēra objekta leņķisko ātrumu vai slīpumu vai sānu orientāciju. Pieejami arī žiroskopa sensori vairākām asīm.
Kas ir žiroskopa sensors?
Žiroskopa sensors ir ierīce, kas var izmērīt un uzturēt orientāciju un leņķiskais ātrums objekta. Tie ir progresīvāki nekā akselerometri. Tie var izmērīt objekta slīpumu un sānu orientāciju, savukārt akselerometrs var izmērīt tikai lineāro kustību.
Žiroskopa sensorus sauc arī par leņķa ātruma sensoru vai leņķa ātruma sensoru. Šie sensori tiek uzstādīti lietojumprogrammās, kur cilvēkiem ir grūti nojaust objekta orientāciju.
Mērot grādos sekundē, leņķiskais ātrums ir objekta rotācijas leņķa izmaiņas laika vienībā.
Žiroskopa sensors
Žiroskopa sensora darbības princips
Papildus leņķiskā ātruma uztveršanai žiroskopa sensori var izmērīt arī objekta kustību. Lai iegūtu stingrāku un precīzāku kustības uztveri, sadzīves elektronikā žiroskopa sensori tiek kombinēti ar akselerometra sensoriem.
Atkarībā no virziena ir trīs leņķa ātruma mērījumu veidi. Virziens - horizontāla rotācija uz līdzenas virsmas, ja objektu redz no augšas, piķis - vertikāla rotācija, skatoties objektu no priekšpuses, - horizontāla rotācija, kad objektu redz no priekšpuses.
Koriolisa spēka jēdziens tiek izmantots žiroskopa sensoros. Šajā sensorā, lai mērītu leņķa ātrumu, sensora rotācijas ātrums tiek pārveidots par elektrisko signālu. Žiroskopa sensora darbības principu var saprast, novērojot vibrācijas žiroskopa sensora darbību.
Šis sensors sastāv no iekšēja vibrējoša elementa, kas sastāv no kristāla materiāla dubultas T formas formā. Šī konstrukcija satur nekustīgu daļu centrā, kurai piestiprināta ‘Sensing Arm’ un abās pusēs ‘Drive Arm’.
Šī dubultā T struktūra ir simetriska. Kad piedziņas svirām tiek piemērots mainīgs vibrācijas elektriskais lauks, rodas nepārtrauktas sānu vibrācijas. Tā kā piedziņas sviras ir simetriskas, kad viena roka pārvietojas pa kreisi, otra pārvietojas pa labi, tādējādi novēršot noplūdušās vibrācijas. Tas notur nekustīgo daļu centrā, un uztverošā roka paliek statiska.
Ja sensoram tiek pielikts ārējais rotācijas spēks, piedziņas svirām rodas vertikālas vibrācijas. Tas noved pie Piedziņas sviru vibrācijas uz augšu un uz leju, kuras dēļ rotācijas spēks iedarbojas uz nekustīgo daļu centrā.
Stacionārās daļas pagriešana noved pie vertikālām vibrācijām sensoru rokās. Šīs vibrācijas, ko izraisa uztverošā roka, mēra kā elektriskā lādiņa izmaiņas. Šīs izmaiņas tiek izmantotas, lai izmērītu sensoram piemēroto ārējo rotācijas spēku kā leņķa rotāciju.
Veidi
Ar tehnoloģiju attīstību tiek ražotas ļoti precīzas, uzticamas un miniatūras ierīces. Precīzāki orientācijas un kustības mērījumi 3D telpā kļuva iespējami, integrējot žiroskopa sensoru. Žiroskopi ir pieejami arī dažādos izmēros ar atšķirīgu sniegumu.
Pamatojoties uz to izmēriem, žiroskopa sensori tiek sadalīti kā mazi un lieli. Žiroskopu sensoru hierarhiju no liela līdz mazam var uzskaitīt kā gredzena lāzera žiroskopu, optisko šķiedru žiroskopu, šķidruma žiroskopu un vibrācijas žiroskopu.
Vispopulārākais ir mazs un ērtāk lietojams vibrācijas žiroskops. Vibrācijas žiroskopa precizitāte ir atkarīga no sensorā izmantotā stacionārā elementa materiāla un strukturālajām atšķirībām. Tātad, lai palielinātu vibrācijas žiroskopa precizitāti, ražotāji izmanto dažādus materiālus un struktūras.
Vibrācijas žiroskopa veidi
Priekš Pjezoelektriskie devēji sensora stacionārajai daļai tiek izmantoti tādi materiāli kā kristāls un keramika. Kristāla materiāla konstrukcijām, piemēram, dubultā T veida konstrukcijai, tiek izmantota skaņas dakša un H formas dakša. Ja tiek izmantots keramikas materiāls, tiek izvēlēta prizmatiska vai kolonnu struktūra.
Vibrācijas žiroskopa sensora raksturlielumi ietver mēroga koeficientu, temperatūras-frekvences koeficientu, kompakto izmēru, triecienizturību, stabilitāti un trokšņa raksturlielumus.
Žiroskopa sensors mobilajā ierīcē
Lai veicinātu labu lietotāja pieredzi, mūsdienās viedtālruņi ir iestrādāti dažāda veida sensoros. Šie sensori sniedz arī informāciju par tālruni par tā apkārtni, kā arī palielina akumulatora darbības laiku.
Stīvs Džobs bija pirmais, kurš plaša patēriņa elektronikā izmantoja žiroskopa tehnoloģiju. Apple iPhone bija pirmais viedtālrunis ar žiroskopa sensoru tehnoloģiju. Ar viedtālruņa žiroskopa palīdzību mēs varam noteikt kustību un žestus ar mūsu tālruņiem. Viedtālruņiem parasti ir vibrācijas žiroskopa sensora elektroniskā versija.
Žiroskopa sensora mobilā lietotne
Žiroskopa sensora lietotne palīdz noteikt mobilā tālruņa slīpumu un orientāciju. Žiroskopa sensora lietotne ir noderīga veciem viedtālruņiem, kuriem nav žiroskopa sensora.
Tāda lietotne kā GyroEmu Xposed modulis izmanto tālrunī esošo akselerometru un magnetometru, lai simulētu žiroskopa sensoru. Žiroskopa sensoru viedtālrunī galvenokārt izmanto augsto tehnoloģiju AR spēļu spēlēšanai.
Pieteikumi
Žiroskopa sensori tiek izmantoti daudzpusīgai lietošanai. Gredzena lāzera žiroskopus izmanto lidmašīnu un avotu pārvadājumos, savukārt optisko šķiedru žiroskopus izmanto sacīkšu automašīnās un motorlaivās.
Vibrācijas žiroskopa sensori tiek izmantoti automašīnu navigācijas sistēmās, transportlīdzekļu elektroniskās stabilitātes kontroles sistēmās, kustību uztveršanā mobilajām spēlēm, kameru vibrāciju noteikšanas sistēmām digitālajās kamerās, ar radio vadāmiem helikopteriem, robotu sistēmām utt.
Žiroskopa sensora galvenās funkcijas visās lietojumprogrammās ir leņķa ātruma uztveršana, leņķa uztveršana un vadības mehānismi. Attēlu izplūšanu kamerās var kompensēt, izmantojot uz žiroskopa sensora balstītu optisko attēla stabilizācijas sistēmu.
Izprotot viņu uzvedību un īpašības, izstrādātāji izstrādā daudzus efektīvus un lētus produktus, piemēram, bezvadu peles vadību uz žestiem, ratiņkrēsla virziena vadību, sistēmu ārējo ierīču kontrolei, izmantojot žestu komandas utt.
Tiek veidotas daudzas jaunas lietojumprogrammas, kas maina veidu, kā mēs varam izmantot savus žestus kā komandas ierīču kontrolei. Daži no tirgū pieejamiem žiroskopa sensoriem ir MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Kura mobilā lietotne. vai jūs savā mobilajā tālrunī esat simulējis žiroskopa sensoru?
