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爱普生陀螺仪的工作原理及未来发展方向

陀螺仪-如何工作及未来发展方向
 
 
陀螺仪(GYRO)                                     
也称为角速率传感器或角速度传感器,是检测角速度的装置。
什么是陀螺仪传感器GYRO
 
陀螺仪能感知旋转运动,检测方向上的变化,这些都是我们难以察觉的。
简单来说,角速度是每单位时间的旋转角度的变化。角速度通常以deg / s(度/秒)表示。
 
角速度陀螺仪示意图
Gyro automotive  
Gyro standard
陀螺仪的种类                                  
陀螺仪传感器有多种类型。 这里,按尺寸和性能绘制成下图
陀螺仪传感器的分类
 
微型高精度振动陀螺仪传感器是必不可少的。
近年来,振动陀螺仪传感器已经进入用于紧凑视频和静态照相机的相机抖动检测系统,用于视频游戏的运动感测以及车辆电子稳定性控制(防滑)系统等。
 
 
 
振动陀螺仪                                                           
振动陀螺仪通过施加到振动元件的科里奥利力来感测角速度。 因此,测量角速度的精度根据元件材料和结构差异而显着不同。 在这里,我们简要描述振动陀螺仪中使用的主要元件类型。
振动陀螺仪中使用的元件类型
振动陀螺仪制造商正在使用各种材料和结构,以设计具有良好特性的紧凑,高精度陀螺仪传感器,包括:
• 比例因子
•温度-频率系数
•体积小巧
•抗冲击性
•稳定性
•噪音特性
 
 
  材质 结构
压电换能器 石英晶体实物图
晶体
双T型晶体示意图
双T
音叉晶振
音叉
H型晶振
H型音叉
 
 
陶瓷 棱柱型晶体

棱柱 
圆柱型晶振
 圆柱
 
硅传感器 每家公司都使用不同的结构
 
角速度传感器如何工作(在振动陀螺中)                 
振动陀螺仪传感器通过施加到振动物体的科里奥利力来感测角速度。
在这里,我们以爱普生的双T结构晶体元件为例,解释它是如何工作的。
 
 
 
 
1.通常,驱动臂在某个方向上振动。
振动陀螺仪振动示意图1
  1. 旋转方向
振动陀螺仪旋转方向振动示意图1
  1. 当陀螺仪旋转时,科里奥利力作用在驱动臂上,产生垂直振动。
IMG_256
  1. 静止部分由于垂直驱动臂振动而弯曲,在传感臂中产生传感运动。
振动陀螺仪振动示意图1
  1. 一对传感臂的运动产生电位差,从该电位差感测角速度。 角速度被转换为电信号并作为电信号输出。
振动式陀螺仪传感器工作原理
 
 
 
陀螺仪应用                                    
 
 
陀螺仪应用主要有以下三种
  1. 角速度测量
感知产生的角速度量。用于测量运动量本身。检查运动。
  1. 角度测量
感应传感器自身运动产生的角速度。 通过CPU的集成操作检测角度。移动的角度被馈送到应用程序并在应用程序中反映。例如)汽车导航系统、游戏控制器。
  1. 控制机制
感应外部因素产生的振动,并将振动数据作为电信号传输到CPU。用于校正对象的方向或平衡。例如)相机抖动校正、车辆控制
 
有趣的事实
应用中的角速度示例:
•汽车导航系统:~10度/秒
•车辆控制:~30度/秒
•相机抖动校正:~100 deg / s
•游戏控制器:约300度/秒
•感受高尔夫顶级球员的挥杆:约3,000度/秒