Mikroelektromechanische Systeme, im Volksmund als MEMS bekannt, sind die Technologie sehr kleiner elektromechanischer und mechanischer Geräte. Fortschritte in der MEMS-Technologie haben uns geholfen, vielseitige Produkte zu entwickeln. Viele der mechanischen Geräte wie Beschleunigungsmesser , Gyroskop usw. können jetzt mit Unterhaltungselektronik verwendet werden. Dies war mit der MEMS-Technologie möglich. Diese Sensoren sind ähnlich wie andere ICs verpackt. Beschleunigungsmesser und Gyroskope ergänzen sich so, dass sie normalerweise zusammen verwendet werden. Ein Beschleunigungsmesser misst die lineare Beschleunigung oder Richtungsbewegung eines Objekts, während der Gyroskopsensor die Winkelgeschwindigkeit oder Neigung oder seitliche Ausrichtung des Objekts misst. Gyroskopsensoren für mehrere Achsen sind ebenfalls erhältlich.
Was ist ein Gyroskopsensor?
Der Gyroskopsensor ist ein Gerät, das die Ausrichtung messen und beibehalten kann Winkelgeschwindigkeit eines Objekts. Diese sind weiter fortgeschritten als Beschleunigungsmesser. Diese können die Neigung und seitliche Ausrichtung des Objekts messen, während der Beschleunigungsmesser nur die lineare Bewegung messen kann.
Gyroskopsensoren werden auch als Winkelgeschwindigkeitssensor oder Winkelgeschwindigkeitssensoren bezeichnet. Diese Sensoren werden in Anwendungen installiert, in denen die Ausrichtung des Objekts für den Menschen schwer zu erfassen ist.
Gemessen in Grad pro Sekunde ist die Winkelgeschwindigkeit die Änderung des Drehwinkels des Objekts pro Zeiteinheit.
Gyroskopsensor
Funktionsprinzip des Gyroskopsensors
Gyroskopsensoren erfassen nicht nur die Winkelgeschwindigkeit, sondern können auch die Bewegung des Objekts messen. Für eine robustere und genauere Bewegungserfassung werden in der Unterhaltungselektronik Gyroskopsensoren mit Beschleunigungssensoren kombiniert.
Abhängig von der Richtung gibt es drei Arten von Winkelratenmessungen. Gieren - die horizontale Drehung auf einer ebenen Fläche, wenn das Objekt von oben gesehen wird, Pitch - Vertikale Drehung, wenn das Objekt von vorne gesehen wird, Rollen - die horizontale Drehung, wenn das Objekt von vorne gesehen wird.
Das Konzept der Coriolis-Kraft wird in Gyroskopsensoren verwendet. Bei diesem Sensor wird zur Messung der Winkelgeschwindigkeit die Drehzahl des Sensors in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das Funktionsprinzip des Gyroskopsensors kann durch Beobachtung der Funktionsweise des Vibrationsgyroskopsensors verstanden werden.
Dieser Sensor besteht aus einem internen Vibrationselement aus Kristallmaterial in Form einer Doppel-T-Struktur. Diese Struktur besteht aus einem stationären Teil in der Mitte, an dem der Sensorarm und auf beiden Seiten der Antriebsarm angebracht sind.
Diese Doppel-T-Struktur ist symmetrisch. Wenn ein elektrisches Wechselschwingungsfeld an die Antriebsarme angelegt wird, werden kontinuierliche seitliche Schwingungen erzeugt. Da die Antriebsarme symmetrisch sind, bewegt sich der andere nach rechts, wenn sich ein Arm nach links bewegt, wodurch die undichten Vibrationen ausgeglichen werden. Dadurch bleibt der stationäre Teil in der Mitte und der Sensorarm bleibt statisch.
Wenn die externe Rotationskraft auf den Sensor ausgeübt wird, werden vertikale Vibrationen an den Antriebsarmen verursacht. Dies führt zu einer Vibration der Antriebsarme nach oben und unten, wodurch eine Drehkraft auf den stationären Teil in der Mitte wirkt.
Die Drehung des stationären Teils führt zu vertikalen Schwingungen in den Erfassungsarmen. Diese im Sensorarm verursachten Schwingungen werden als Änderung der elektrischen Ladung gemessen. Diese Änderung wird verwendet, um die auf den Sensor ausgeübte externe Rotationskraft als Winkeldrehung zu messen.
Typen
Mit dem technologischen Fortschritt werden hochpräzise, zuverlässige und Miniaturgeräte hergestellt. Mit der Integration des Gyroskopsensors wurden genauere Messungen von Orientierung und Bewegung in einem 3D-Raum möglich. Gyroskope sind auch in verschiedenen Größen mit unterschiedlichen Leistungen erhältlich.
Gyroskopsensoren werden aufgrund ihrer Größe in kleine und große unterteilt. Von groß bis klein kann die Hierarchie der Gyroskopsensoren als Ringlasergyroskop, faseroptisches Gyroskop, Fluidgyroskop und Vibrationsgyroskop aufgeführt werden.
Am beliebtesten ist es, ein kleines und einfacher zu bedienendes Vibrationsgyroskop zu haben. Die Genauigkeit des Vibrationsgyroskops hängt vom im Sensor verwendeten Material der stationären Elemente und den strukturellen Unterschieden ab. Daher verwenden Hersteller unterschiedliche Materialien und Strukturen, um die Genauigkeit des Vibrationsgyroskops zu erhöhen.
Arten von Vibrationsgyroskopen
Zum Piezoelektrische Wandler Für den stationären Teil des Sensors werden Materialien wie Kristall und Keramik verwendet. Hier werden für Kristallmaterialstrukturen wie Doppel-T-Struktur Stimmgabel und H-förmige Stimmgabel verwendet. Bei Verwendung von Keramikmaterial wird eine prismatische oder säulenförmige Struktur gewählt.
Zu den Eigenschaften des Vibrations-Gyroskop-Sensors gehören Skalierungsfaktor, Temperatur-Frequenz-Koeffizient, kompakte Größe, Stoßfestigkeit, Stabilität und Geräuschcharakteristik.
Gyroskopsensor in Mobile
Um eine gute Benutzererfahrung zu ermöglichen, sind heutzutage Smartphones mit verschiedenen Arten von Sensoren eingebettet. Diese Sensoren liefern auch Telefoninformationen über die Umgebung und tragen zur Verlängerung der Akkulaufzeit bei.
Steve Jobs war der erste, der die Gyroscope-Technologie in der Unterhaltungselektronik einsetzte. Apple iPhone war das erste Smartphone mit Gyroskop-Sensortechnologie. Mit Hilfe des Gyroskops im Smartphone können wir Bewegungen und Gesten mit unseren Handys erkennen. Smartphones verfügen normalerweise über eine elektronische Version des Vibrations-Gyroskop-Sensors.
Gyroskop Sensor Mobile App
Die Gyroscope Sensor App hilft dabei, die Neigung und Ausrichtung des Mobiltelefons zu erkennen. Die Gyroskop-Sensor-App ist nützlich für alte Smartphones, die keinen Gyroskop-Sensor haben.
Eine App wie GyroEmu, ein Xposed-Modul, verwendet Beschleunigungsmesser und Magnetometer, die auf dem Telefon vorhanden sind, um einen Gyroskopsensor zu simulieren. Der Gyroskopsensor wird hauptsächlich auf dem Smartphone zum Spielen von hochtechnologischen AR-Spielen verwendet.
Anwendungen
Gyroskopsensoren werden für vielseitige Anwendungen eingesetzt. Ringlaser-Gyros werden in Flugzeug- und Source-Shuttles verwendet, während Glasfaser-Gyros in Rennwagen und Motorbooten verwendet werden.
Vibrations-Gyroskop-Sensoren werden in Autonavigationssystemen, elektronischen Stabilitätskontrollsystemen von Fahrzeugen, Bewegungserfassung für mobile Spiele, Kamera-Verwacklungs-Erkennungssystemen in Digitalkameras, funkgesteuerten Hubschraubern, Robotersystemen usw. verwendet.
Die Hauptfunktionen des Gyroskopsensors für alle Anwendungen sind Winkelgeschwindigkeits-, Winkel- und Steuermechanismen. Bildunschärfe in Kameras kann durch Verwendung eines auf einem Gyroskopsensor basierenden optischen Bildstabilisierungssystems kompensiert werden.
Durch das Verständnis ihres Verhaltens und ihrer Eigenschaften entwickeln Entwickler viele effiziente und kostengünstige Produkte wie die gestenbasierte Steuerung der drahtlosen Maus, die Richtungssteuerung des Rollstuhls, ein System zur Steuerung externer Geräte mithilfe von Gestenbefehlen usw.
Es werden viele neue Anwendungen erstellt, die die Art und Weise ändern, wie wir unsere Gesten als Befehle zur Steuerung von Geräten verwenden können. Einige der auf dem Markt erhältlichen Gyroskopsensoren sind MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Welche mobile App. Haben Sie den Gyroskopsensor auf Ihrem Handy simuliert?
