מערכות מיקרו-אלקטרומכניות, הידועות בכינויו MEMS, הן הטכנולוגיה של מכשירים אלקטרומכניים ומכניים קטנים מאוד. ההתקדמות בטכנולוגיית MEMS סייעה לנו בפיתוח מוצרים רב-תכליתיים. רבים מהמכשירים המכניים כגון מד תאוצה , גירוסקופ וכו '... יכול לשמש כעת עם מוצרי אלקטרוניקה. זה היה אפשרי בטכנולוגיית MEMS. חיישנים אלה ארוזים באופן דומה לשקעי IC אחרים. מד תאוצה וגירוסקופים מחמיאים זה לזה ולכן הם משמשים בדרך כלל יחד. מד תאוצה מודד את התאוצה הליניארית או את התנועה הכיוונית של אובייקט, ואילו חיישן הג'ירוסקופ מודד את המהירות הזוויתית או הטיה או כיוון רוחבי של האובייקט. קיימים גם חיישני גירוסקופ למספר צירים.

מהו חיישן גירוסקופ?

חיישן גירוסקופ הוא מכשיר שיכול למדוד ולשמור על הכיוון ו מהירות זוויתית של אובייקט. אלה מתקדמים יותר ממדי תאוצה. אלה יכולים למדוד את ההטיה ואת הכיוון לרוחב של האובייקט ואילו מד התאוצה יכול למדוד רק את התנועה הלינארית.

חיישני גירוסקופ נקראים גם חיישני קצב זוויתי או חיישני מהירות זוויתית. חיישנים אלה מותקנים ביישומים שבהם בני האדם קשה לחוש את כיוון האובייקט.

נמדד במעלות לשנייה, מהירות זוויתית היא השינוי בזווית הסיבוב של האובייקט ליחידת זמן.

חיישן גירוסקופ

“למה משמש מסילה ”

עקרון עבודה של חיישן גירוסקופ

מלבד חישת המהירות הזוויתית, חיישני גירוסקופ יכולים גם למדוד את תנועת האובייקט. לצורך חישת תנועה חזקה ומדויקת יותר, באלקטרוניקה צרכנית חיישני גירוסקופ משולבים עם חיישני תאוצה.

בהתאם לכיוון ישנם שלושה סוגים של מדידות קצב זוויתי. Yaw- הסיבוב האופקי על משטח שטוח כשרואים את האובייקט מלמעלה, Pitch- סיבוב אנכי כפי שנראה האובייקט מלפנים, גלגל- את הסיבוב האופקי כשרואים את האובייקט מלפנים.

המושג כוח קוריוליס משמש בחיישני גירוסקופ. בחיישן זה למדידת קצב הזווית, קצב הסיבוב של החיישן מומר לאות חשמלי. ניתן להבין את עקרון העבודה של חיישן גירוסקופ על ידי התבוננות בעבודה של חיישן גירוסקופ רטט.

חיישן זה מורכב מאלמנט רטט פנימי המורכב מחומר קריסטל בצורת מבנה כפול T. מבנה זה כולל חלק נייח במרכז כשעליו מחוברת 'זרוע חישה' ו'זרוע כונן 'משני הצדדים.

“תן שם 3 דרכים להשיג dc ”

מבנה כפול T זה סימטרי. כאשר מוחל על זרועות ההנעה שדה חשמלי של רטט מתחלף, נוצרות תנודות רוחביות רציפות. כיוון שזרועות כונן הן סימטריות, כאשר זרוע אחת נעה שמאלה השנייה נעה ימינה, ובכך מבטלת את התנודות הדולפות. זה שומר על החלק הנייח במרכז וזרוע החישה נשארת סטטית.

כאשר כוח הסיבוב החיצוני מופעל על החיישן נגרמות רעידות אנכיות על זרועות הכונן. זה מוביל לרטט של זרועות הכונן בכיוונים כלפי מעלה ומטה, שבגללו פועל כוח סיבובי על החלק הנייח במרכז.

סיבוב החלק הנייח מוביל לתנודות אנכיות בזרועות החישה. תנודות אלה הנגרמות בזרוע החישה נמדדות כשינוי במטען החשמלי. שינוי זה משמש למדידת כוח הסיבוב החיצוני המופעל על החיישן כסיבוב זוויתי.

סוגים

עם התקדמות הטכנולוגיה מיוצרים מכשירים מדויקים מאוד, אמינים ומיניאטורים. מדידות מדויקות יותר של כיוון ותנועה בחלל תלת-ממדי התאפשרו עם שילוב חיישן הג'ירוסקופ. גירוסקופים זמינים גם בגדלים שונים עם ביצועים שונים.

בהתבסס על גודלם, חיישני הג'ירוסקופ מחולקים כקטנים וגדולים. מגדול לקטן ניתן לרשום את ההיררכיה של חיישני הג'ירוסקופ כג'ירוסקופ טבעת לייזר, ג'ירוסקופ סיבים אופטי, ג 'ירוסקופ נוזלי וג'ירוסקופ רטט.

היותך קטן וקל יותר לשימוש גירוסקופ רטט הוא הפופולרי ביותר. הדיוק של גירוסקופ הרטט תלוי בחומר האלמנט הנייח המשמש בחיישן ובהבדלים מבניים. לכן, היצרנים משתמשים בחומרים ומבנים שונים כדי להגביר את הדיוק של גירוסקופ הרטט.

סוגי גירוסקופ רטט

ל מתמרים פיזואלקטריים , חומרים כמו קריסטל וקרמיקה משמשים לחלק הנייח של החיישן. כאן משתמשים במבני חומר קריסטל כמו מבנה כפול T, מזלג כוונון ומזלג כוונון בצורת H. כאשר משתמשים בחומר קרמי נבחר מבנה מנסרתי או עמודתי.

מאפייני חיישן הגירוסקופ לרטט כולל גורם קנה מידה, מקדם תדר טמפרטורה, גודל קומפקטי, עמידות בפני זעזועים, יציבות ומאפייני רעש.

חיישן גירוסקופ בנייד

כדי להקל על חוויית משתמש טובה בימינו סמארטפונים משובצים בסוגים שונים של חיישנים. חיישנים אלה מספקים גם מידע טלפוני על סביבתו ומסייעים בהארכת חיי הסוללה.

סטיב ג'ובס היה הראשון שהשתמש בטכנולוגיית ג'ירוסקופ בתחום האלקטרוניקה הצרכנית. אפל אייפון היה הטלפון החכם הראשון שיש לו טכנולוגיית חיישני גירוסקופ. בעזרת ג'ירוסקופ בסמארטפון אנו יכולים לזהות תנועה ומחוות באמצעות הטלפונים שלנו. בדרך כלל יש לסמארטפונים גרסה אלקטרונית של חיישן הגירוסקופ לרטט.

“כיצד להשתמש במגר ”

יישום נייד חיישן גירוסקופ

אפליקציית חיישן הגירוסקופ מסייעת בזיהוי הטיה וכיוון הטלפון הנייד. אפליקציית חיישן הגירוסקופ שימושית לסמארטפונים ישנים שאין להם חיישן גירוסקופ.

אפליקציה כמו GyroEmu מודול Xposed עושה שימוש במד תאוצה ובמגנטומטר הקיימים בטלפון כדי לדמות חיישן גירוסקופ. חיישן הג'ירוסקופ משמש בעיקר בסמארטפון למשחקי משחקי AR בטכנולוגיה גבוהה.

יישומים

חיישני גירוסקופ משמשים ליישומים רב-תכליתיים. ג'יירות לייזר טבעתיים משמשים בהסעות מטוסים ומקורות ואילו ג'יירו סיבים אופטיים משמשים ברכבי מירוץ וסירות מנוע.

נעשה שימוש בחיישני גירוסקופ רטט במערכות ניווט ברכב, מערכות בקרת יציבות אלקטרוניות של כלי רכב, חישת תנועה למשחקים ניידים, מערכות לזיהוי רעידות מצלמות במצלמות דיגיטליות, מסוקים בשליטה רדיו, מערכות רובוטיות וכו '...

הפונקציות העיקריות של חיישן הג'ירוסקופ לכל היישומים הם חישת מהירות זוויתית, חישת זווית ומנגנוני בקרה. ניתן לפצות על טשטוש תמונות במצלמות באמצעות מערכת ייצוב תמונה אופטית מבוססת חיישן גירוסקופ.

על ידי הבנת התנהגותם ומאפייניהם מפתחים מוצרים רבים יעילים ובעלות נמוכה כגון שליטה מבוססת מחוות בעכבר האלחוטי, שליטה כיוונית בכיסא גלגלים, מערכת לשליטה בהתקנים חיצוניים באמצעות פקודות מחווה וכו '...

יישומים חדשים רבים נוצרים המשנים את האופן בו אנו יכולים להשתמש במחוות שלנו כפקודות לשליטה בהתקנים. חלק מחיישני הגירוסקופ הקיימים בשוק הם MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. איזו אפליקציה לנייד. האם השתמשת לדמות חיישן גירוסקופ בטלפון הנייד שלך?