سیستم های میکروالکترومکانیکی ، که به عنوان MEMS شناخته می شود ، یک فناوری مکاترونیکی بسیار کوچک است. پیشرفت در فناوری MEMS به ما در توسعه محصولات متنوع کمک کرده است. بسیاری از دستگاه های مکانیکی مانند شتاب سنج ، ژیروسکوپ و غیره اکنون می توانند با استفاده از لوازم الکترونیکی در ابعاد کوچک ساخته شوند.
این سنسورها مشابه سایر IC ساخته می شوند. شتاب سنج و ژیروسکوپ مکمل یکدیگر هستند ، بنابراین ، آنها معمولاً با هم استفاده می شوند. شتاب سنج سنجش شتاب خطی یا جهت حرکت یک شی را اندازه گیری می کند ، در حالی که سنسور ژیروسکوپ سرعت زاویه ای یا شیب یا جهت یابی جسم را اندازه گیری می کند. سنسورهای ژیروسکوپی برای چندین محور نیز موجود است.
سنسور ژیروسکوپ چیست؟
سنسور ژیروسکوپی دستگاهی است که می تواند جهت گیری و سرعت زاویه ای یک شی را در لحظه اندازه گیری و ذخیره کند. اینها پیشرفته تر از شتاب سنج هستند. اینها می توانند شیب و جهت یابی جسم را اندازه گیری کنند در حالی که شتاب سنج فقط می تواند حرکت خطی را اندازه گیری کند.
سنسورهای ژیروسکوپ به عنوان سنسورهای سرعت سنج زاویه ای یا سنسورهای سرعت زاویه ای خوانده می شوند. کاربرد این سنسورها در جایی است که در آن جهت یابی جسم برای انسان دشوار است.
حتما بخوانید: سرچ پیشرفته در گوگل: همه ترفندهای کاربردی برای سرچ کردن در گوگل
سرعت زاویه ای اندازه گیری شده تغییر زاویه چرخش جسم در واحد زمان بصورت درجه و ثانیه ، است.
نحوه کار حسگر ژیروسکوپ
علاوه بر سنجش سرعت زاویه ای ، سنسورهای ژیروسکوپ همچنین می توانند جهت حرکت جسم را اندازه گیری کنند. برای حس دقیق تر حرکت ، سنسورهای ژیروسکوپ با سنسورهای شتاب سنج ترکیب می شوند.
بسته به جهت ، سه نوع اندازه گیری سرعت زاویه ای وجود دارد. چرخش افقی در یک سطح صاف وقتی که از بالا آن جسم را مشاهده می کنید ، چرخش عمودی به صورتی جسم از جلو دیده می شود ، چرخش افقی هنگامی که شی از جلو مشاهده می کنید .
حتما بخوانید: روش ارسال فایل بین دو دستگاه اندروید با Android Beam
از مفهوم نیروی کوریولیس در سنسورهای ژیروسکوپ استفاده می شود. در این سنسور برای اندازه گیری سرعت زاویه ای ، میزان چرخش سنسور به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. اصل کار سنسور ژیروسکوپ را می توان با مشاهده کار حسگر لرزش ژیروسکوپ درک کرد.
این سنسور از یک عنصر لرزشی داخلی تشکیل شده از مواد کریستالی به شکل ساختار T دوتایی تشکیل شده است. این سازه شامل یک قسمت ثابت در مرکز است که Sensing Arm نامیده می شود و قسمتی در دوطرف به نام Drive arm که به قسمت وسطی از دو طرف وصل می شود.
این ساختار یک سازه دوتایی و متقارن است. هنگامی که یک میدان الکتریکی لرزش متناوب در بازوهای درایو اعمال می کند ، ارتعاشات جانبی مداوم ایجاد می شود. بازوهای Drive متقارن است ، هنگامی که یک بازو به سمت چپ حرکت می کند و دیگری به سمت راست حرکت می کند ، بنابراین یک نیروی گرخشی افقی به قسمت ثابت وارد می شود که بصورت تغییرات بار الکتریکی انداره گیری می شود
حتما بخوانید: فضای ابری: ۸ نکته کاربردی که مبتدیان باید بدانند!
هنگامی که نیروی چرخشی خارجی روی سنسور اعمال می شود ، لرزش های عمودی در بازوهای Drive ایجاد می شود. این امر منجر به لرزش بازوهای Drive در جهت های رو به بالا و رو به پایین می شود و به همین دلیل یک نیروی چرخشی روی قسمت ثابت در مرکز عمل می کند.
چرخش قسمت ثابت منجر به ارتعاشات عمودی در سنجش بازوها می شود. این ارتعاشات ایجاد شده در بازوی سنجش به صورت تغییرات بار الکتریکی اندازه گیری می شود. این تغییر برای اندازه گیری نیروی چرخشی خارجی اعمال شده به سنسور به صورت چرخش زاویه ای استفاده می شود.
انواع
با پیشرفت تکنولوژی دستگاههای بسیار دقیق ، قابل اعتماد و مینیاتوری تولید می شوند و اندازه گیری دقیق تر جهت گیری و حرکت در یک فضای سه بعدی با ادغام سنسور ژیروسکوپ و شتاب سنج امکان پذیر می شود. ژیروسکوپ ها همچنین در اندازه های مختلف با کاربرد متفاوت ارائه می شوند.
حسگرهای ژیروسکوپ براساس اندازه آنها ، به اندازه های کوچک و بزرگ تقسیم می شوند. سلسله مراتب سنسورهای ژیروسکوپ از بزرگ و کوچک را می توان به عنوان ژیروسکوپ رینگ لیزر ، ژیروسکوپ فیبر نوری ، ژیروسکوپ سیال و ژیروسکوپ لرزشی ذکر کرد.
حتما بخوانید: آموزش کاربرد nearby در اندروید در عمل
ژیروسکوپ های لرزشی محبوب ترین، کوچک و ساده برای استفاده هستند. دقت ژیروسکوپ لرزشی به عنصر ماده سازنده قسمت ثابت مورد استفاده در سنسور و تفاوت های ساختاری بستگی دارد. بنابراین ، تولید کنندگان برای افزایش دقت ژیروسکوپ لرزش از مواد و ساختارهای مختلف استفاده می کنند.
انواع ژیروسکوپ لرزش
برای مبدل های پیزوالکتریک از موادی مانند کریستال و سرامیک برای قسمت ثابت سنسور استفاده می شود. در اینجا از سازه های مواد کریستالی مانند ساختار دوتایی T- ، Tuning Fork و H شکل استفاده می شود. هنگامی که از مواد سرامیکی استفاده می شود ساختار منشوری یا ستونی انتخاب می شود.
مشخصات سنسور ژیروسکوپ لرزشی شامل ضریب مقیاس ، ضریب فرکانس دما ، اندازه جمع و جور ، مقاومت در برابر ضربه ، پایداری و نویز است.
سنسور ژیروسکوپ در موبایل
امروزه تلفن های هوشمند برای افزایش کارایی با انواع حسگرها مجهز شده اند. این سنسورها همچنین اطلاعاتی در مورد محیط اطراف تلفن به آن ارائه می دهند و همچنین به افزایش عمر باتری کمک می کند.
استیو جابز اولین کسی بود که از فناوری ژیروسکوپ در لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده کرد. آی فون اپل اولین گوشی هوشمند است که از فناوری حسگر ژیروسکوپ برخوردار بود. با کمک ژیروسکوپ در تلفن هوشمند می توانیم حرکات را با تلفنهای خود تشخیص دهیم. تلفن های هوشمند معمولاً دارای نسخه الکترونیکی از سنسور لرزشی هستند.
حتما بخوانید: کاربرد RAM در گوشی هوشمند و تفاوت آن با Rom
نرم افزار سنسور ژیروسکوپ موبایل
برنامه سنسور ژیروسکوپ به تشخیص شیب و جهت یابی تلفن همراه کمک می کند. برنامه سنسور ژیروسکوپ برای تلفن های هوشمند قدیمی که سنسور ژیروسکوپی ندارند مفید است.
برنامه ای مانند GyroEmu و ماژول Xposed از شتاب سنج و مغناطیس سنج موجود در تلفن برای شبیه سازی یک سنسور ژیروسکوپ استفاده می کنند. سنسور ژیروسکوپ بیشتر برای انجام بازی های AR با تکنولوژی بالا از اسمارت فون ها استفاده می شود.
کاربردها
سنسورهای ژیروسکوپ برای کاربردهای متنوع استفاده می شوند. ازرینگ لیزر در شاتل ها و هواپیما استفاده می شود ، در حالی که از ژیروسکوپ فیبر نوری در اتومبیل ها و موتور های مسابقه استفاده می شود.
سنسورهای ژیروسکوپ لرزشی در سیستم های ناوبری اتومبیل ، سیستم های کنترل الکترونیکی وسایل نقلیه ، سنجش حرکت برای بازی های موبایل ، سیستم های تشخیص لرزش دوربین در دوربین های دیجیتال ، هلیکوپترهای کنترل از راه دور ، سیستم های رباتیک و غیره استفاده می شوند.
حتما بخوانید: آموزش کاربرد nearby در اندروید در عمل
کارکردهای اصلی سنسور ژیروسکوپ برای کلیه کاربردهای سنجش سرعت زاویه ای ، سنجش زاویه و مکانیزم های کنترل است. با استفاده از سیستم تثبیت کننده نوری مبتنی بر ژیروسکوپ می توان تاری دید را در دوربین ها جبران کرد.
با درک رفتار و ویژگی های آنها ، توسعه دهندگان در حال طراحی بسیاری از محصولات ارزان قیمت و کم هزینه مانند کنترل حرکتی موس بی سیم ، کنترل جهت یابی صندلی چرخ دار و سیستمی برای کنترل دستگاه های خارجی با استفاده از دستورات حرکتی و غیره هستند.
بسیاری از برنامه های جدید ایجاد شده اند که می توان بوسیله آنها از حرکات خود به عنوان دستور برای کنترل دستگاه ها استفاده کرد. برخی از سنسورهای ژیروسکوپی موجود در بازار MAX21000، MAX21001، MAX21003، MAX21100 هستند.
حتما بخوانید: ۱۰ اپلیکیشن کاملاً کاربردی که هر کاربر اندروید در ایران به آنها نیاز دارد!
سلام به شما ژیروسکوپ گوشی من سرعتش کنده لطفا راهنمایی کنید چجوری قویش کنم