자이로스코프 센서 작동 및 응용

마이크로 전자 기계 시스템 , 일반적으로 MEMS로 알려진, 아주 작은 전기 기계 및 기계 장치의 기술입니다. MEMS 기술의 발전은 우리가 다양한 제품을 개발하는 데 도움이 되었습니다. 가속도계, 자이로스코프 등과 같은 많은 기계 장치를 이제 소비자 전자 제품과 함께 사용할 수 있습니다. 이것은 MEMS 기술로 가능했습니다. 이 센서는 다른 IC와 유사하게 패키징됩니다. 가속도계와 자이로스코프는 서로 보완하므로 일반적으로 함께 사용됩니다. 가속도계는 물체의 선형 가속도 또는 방향 이동을 측정하는 반면 자이로스코프 센서는 물체의 각속도 또는 기울기 또는 측면 방향을 측정합니다. 다축용 자이로스코프 센서도 있습니다.

자이로스코프 센서란 무엇입니까?

자이로스코프 센서는 물체의 방향과 각속도를 측정하고 유지할 수 있는 장치입니다. 이들은 가속도계보다 고급입니다. 이것들은 물체의 기울기와 측면 방향을 측정할 수 있는 반면 가속도계는 선형 운동만 측정할 수 있습니다.

자이로스코프 센서는 각속도 센서 또는 각속도 센서라고도 합니다. 이 센서는 물체의 방향을 사람이 감지하기 어려운 애플리케이션에 설치됩니다.

초당 각도로 측정되는 각속도는 단위 시간당 개체의 회전 각도 변화입니다.

자이로스코프 센서 작동 원리

각속도 감지 외에도 자이로스코프 센서는 물체의 움직임도 측정할 수 있습니다. 보다 강력하고 정확한 동작 감지를 위해 가전 제품에서 자이로스코프 센서는 가속도계 센서와 결합됩니다.

방향에 따라 세 가지 유형의 각속도 측정이 있습니다. Yaw- 물체를 위에서 볼 때 평평한 표면에서 수평 회전, Pitch- 앞에서 물체를 볼 때 수직 회전, Roll- 물체를 앞에서 볼 때 수평 회전.

코리올리 힘의 개념은 자이로스코프 센서에 사용됩니다. 각속도를 측정하는 이 센서에서 센서의 회전속도는 전기신호로 변환된다. 자이로스코프 센서의 작동 원리는 진동 자이로스코프 센서의 작동을 관찰하면 이해할 수 있습니다.

이 센서는 이중 T 구조 형태의 수정 물질로 구성된 내부 진동 요소로 구성됩니다. 중앙에 'Sensing Arm'이 부착된 고정 부분과 양측에 'Drive Arm'이 부착된 구조입니다.

이 이중 T 구조는 대칭입니다. 교번 진동 전기장이 구동 암에 적용되면 지속적인 측면 진동이 생성됩니다. Drive arm은 대칭형이므로 한쪽 arm이 왼쪽으로 이동하면 다른 arm이 오른쪽으로 이동하여 새는 진동을 상쇄합니다. 이렇게 하면 고정 부품이 중앙에 유지되고 감지 암이 정지 상태로 유지됩니다.

센서에 외부 회전력이 가해지면 드라이브 암에 수직 진동이 발생합니다. 이로 인해 Drive arm이 상하 방향으로 진동하여 중앙의 고정부에 회전력이 작용하게 됩니다.

고정 부품의 회전은 감지 암의 수직 진동으로 이어집니다. 감지 암에서 발생하는 이러한 진동은 전하의 변화로 측정됩니다. 이 변화는 센서에 가해지는 외부 회전력을 각도 회전으로 측정하는 데 사용됩니다.

유형

기술의 발전으로 매우 정확하고 신뢰할 수 있는 소형 장치가 제조되고 있습니다. 자이로스코프 센서의 통합으로 3D 공간에서 방향과 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있게 되었습니다. 자이로스코프는 다양한 성능과 다양한 크기로 제공됩니다.

자이로스코프 센서는 크기에 따라 소형과 대형으로 나뉩니다. 자이로스코프 센서의 계층 구조는 큰 것부터 작은 것까지 링 레이저 자이로스코프, 광섬유 자이로스코프, 유체 자이로스코프 및 진동 자이로스코프로 나열할 수 있습니다.

작게 되어 사용이 간편해진 진동 자이로스코프가 가장 대중적입니다. 진동 자이로스코프의 정확도는 센서에 사용된 고정 요소 재료와 구조적 차이에 따라 다릅니다. 따라서 제조업체는 진동 자이로스코프의 정확도를 높이기 위해 다양한 재료와 구조를 사용하고 있습니다.

진동 자이로스코프의 유형

압전 변환기의 경우 수정 및 세라믹과 같은 재료가 센서의 고정 부분에 사용됩니다. 여기에 이중 T-구조와 같은 결정 물질 구조에는 음차와 H자 모양의 음차를 사용합니다. 세라믹 소재를 사용할 경우 각형 또는 기둥 구조가 선택됩니다.

진동 자이로스코프 센서의 특징은 스케일 팩터, 온도-주파수 계수, 컴팩트한 크기, 충격 저항, 안정성 및 노이즈 특성을 포함합니다.

모바일의 자이로스코프 센서

요즘 스마트폰에는 좋은 사용자 경험을 제공하기 위해 다양한 유형의 센서가 내장되어 있습니다. 또한 이러한 센서는 주변 환경에 대한 전화 정보를 제공하고 배터리 수명을 늘리는 데도 도움이 됩니다.

Steve Jobs는 가전제품에 자이로스코프 기술을 처음으로 사용한 사람입니다. Apple iPhone은 자이로스코프 센서 기술이 적용된 최초의 스마트폰이었습니다. 스마트폰의 자이로스코프 덕분에 우리는 휴대폰으로 움직임과 몸짓을 감지할 수 있습니다. 스마트폰에는 일반적으로 전자 버전의 진동 자이로스코프 센서가 있습니다.

자이로스코프 센서 모바일 앱

자이로스코프 센서 앱은 휴대폰의 기울기와 방향을 감지하는 데 도움이 됩니다. 자이로스코프 센서 앱은 자이로스코프 센서가 없는 구형 스마트폰에 유용합니다.

GyroEmu 및 Xposed 모듈과 같은 앱은 휴대전화에 있는 가속도계와 자력계를 사용하여 자이로스코프 센서를 시뮬레이션합니다. 자이로스코프 센서는 주로 스마트폰에서 첨단 AR 게임을 하는 데 사용됩니다.

응용 프로그램

자이로스코프 센서는 다양한 애플리케이션에 사용됩니다. 링 레이저 자이로는 항공기 및 소스 셔틀에 사용되는 반면 광섬유 자이로는 경주용 자동차와 모터보트에 사용됩니다.

진동 자이로스코프 센서는 자동차 내비게이션 시스템, 차량의 전자 안정성 제어 시스템, 모바일 게임용 모션 감지, 디지털 카메라의 카메라 흔들림 감지 시스템, 무선 조종 헬리콥터에 사용됩니다. , 로봇 시스템 등...

모든 애플리케이션에 대한 자이로스코프 센서의 주요 기능은 각속도 감지, 각도 감지 및 제어 메커니즘입니다. 카메라의 이미지 흔들림은 자이로스코프 센서 기반 광학 이미지 안정화 시스템을 사용하여 보정할 수 있습니다.

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