가속도계 대 자이로스코프 – 두 센서를 구별하는 방법

모션 센서는 움직임을 감지하고 측정할 때 폭풍이 몰아치는 기술 세계에서 매우 중요합니다. 센서에는 MEMS(Microelectromechanical System)를 통해 작동하는 가속도계 대 자이로스코프가 포함됩니다.

좋은 소식은 시장에서 수많은 센서를 찾을 수 있다는 것입니다. 그러나 최고의 장치를 결정하는 것은 어려울 수 있으므로 오늘 가속도계와 VS 자이로스코프의 차이점에 대해 논의하겠습니다.

자이로스코프

(자이로스코프) 

정의

자이로스코프 센서는 지구의 중력의 도움으로 방향 또는 회전 변화를 결정하는 소형 장치입니다. 그리고 그 주요 원리는 각운동량을 보존하는 것입니다.

일부 자이로스코프에는 MEMS, 전자 및 기계 자이로스코프 등이 포함됩니다.

작동 원리

자이로스코프 구조는 로터, 짐벌(로터를 둘러싼 세 개의 링), 자이로스코프 프레임 및 스핀 축으로 구성됩니다.

자이로스코프의 부품

일반적으로 자이로스코프는 세차 효과를 통해 작동하므로 회전축을 회전하면 중력을 거스를 수 있습니다. 즉, 중력에 의해 넘어지지 않고 순간적으로 옆으로 조정됩니다.

응용 프로그램

• 자이로스코프의 일부 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
• 고급 및 중급 Android 휴대전화와 같은 MEMS 자이로스코프를 통한 소비자 전자
• 관성 측정 장치(IMU)를 통한 관성 유도 시스템,
• 선박, 오토바이 및 차량의 안정성,
• 우주 정거장 및 

(궤도 우주 정거장)

• 항공기.

가속도계

정의

가속도계는 무중력 가속도를 감지하고 측정하는 전자기계 장치입니다. 즉, 시간의 움직임에 의해 발생하는 진동에 반응합니다.

PCB 가속도계

또한 일반적으로 방향을 결정하고 진동, 속도 또는 위치를 감지합니다.

작동 원리

가속도계에는 두 가지 고유한 작동 원리가 있습니다. 즉, 정전 용량과 압전 효과의 변화입니다.

정전용량의 변화

첫 번째 방법은 공식을 사용하여 가속도를 구합니다. 따라서 힘 =질량 × 가속도입니다. 따라서 가속도는 물체의 현재 힘/질량입니다.

작업 단계

• 첫째, 두 개의 정전용량 플레이트가 있습니다.
• 그러면 물체의 질량이 용량성 판 중 하나를 눌러 용량성 변화를 일으킵니다. 그런 식으로 힘도 측정하게 됩니다.
• 마지막으로 알려진 질량과 힘의 값을 사용하여 가속도를 측정합니다.

압전 효과

단계

• 가속도계는 눌렀을 때 전압을 생성하는 미세한 결정 구조를 포함하고 있기 때문에 진동이 있을 때 전압을 생성합니다.
• 둘째, 생성된 전압은 현재 가속도의 양에 대한 판독값을 제공합니다.

응용 프로그램

• 가속도계 애플리케이션은 다음과 같습니다.
• Kinect, Wii 등과 같이 모션 감지가 필요한 애플리케이션 또는 게임
• 피트니스 웨어러블 또는 트래커,

(웨어러블 무선 신체 영역 네트워크) 

• 의료 기기, 예:인공 신체 부위,
• 낙상 감지,
• 지진 감지,
• 기울기 감지(예:iPhone에서 휴대전화가 가로 모드인지 세로 모드인지 감지)
• 축 기반 감지를 통한 모바일 기기의 지도/나침반 애플리케이션(Android, iPhone 등)

자이로스코프와 가속도계의 차이점

아래 비교표는 가속도계와 자이로스코프의 차이점을 보여줍니다.

가속도계와 자이로스코프를 선택하는 방법은 무엇입니까?

가속도계 또는 자이로스코프를 선택할 때 구매하기 전에 고려해야 할 몇 가지 기준이 있습니다. 또한, 귀하의 선택은 종종 당면한 프로젝트와 요구 사항에 따라 다릅니다.

이제 필요한 다양한 요소를 살펴보겠습니다.

가속도계

요인은 다음과 같습니다.

• 범위

고정밀 가속도를 측정하려면 높은 범위, 가급적이면 2G 이상인 가속도계를 선택하십시오. 측정된 최고 가속도는 약 5000G에 달할 수 있습니다.

• 인터페이스

아날로그 및 디지털 회로를 통해 가속도계를 연결할 수 있음에도 불구하고 디지털 인터페이스를 사용하는 것으로 정착하는 것이 가장 좋습니다. 인터페이스의 예로는 I2C 또는 SPI와 같은 직렬 인터페이스, PWM 인터페이스 또는 아날로그-디지털 변환기 인터페이스가 있습니다. 또한 Raspberry Pi 및 Arduino와 같은 보드와 인터페이스할 수 있습니다.

• 측정된 축의 수입니다.

두 종류의 가속도계에는 세 개 또는 두 개의 축이 포함됩니다.

3축 가속도계

요즘에는 3축 가속도계의 축소판처럼 보이는 1축 가속도계로 초점이 옮겨졌습니다. 미니 3축 가속도계는 고정밀로 가속도를 측정하지만 소수의 장치에서만 작동하기 때문에 이상적입니다. 그럼에도 불구하고 그들은 저렴합니다.

• 전력 사용량

그런 다음 집적 회로 기판의 크기와 가속도계의 질량은 전력 소비와 성능 감도에 영향을 미치므로 고려하십시오. 또한 권장 소비 전류는 µA 범위의 약 100초입니다.

또한 기기가 비활성 상태일 때 에너지를 절약하는 데 도움이 되기 때문에 절전 기능이 있는 디지털 가속도계를 찾을 수 있습니다.

• 보너스 기능

최신 가속도계 모델에는 탭 감지, 0g 감지, 수면 제어 및 선택 가능한 측정 범위와 같은 추가 기능이 있습니다.

• 감도

감도는 가속도의 변화에 ​​따라 가속도계로 측정할 수 있는 수직력의 양을 의미합니다. 슬프게도 가속도계를 계속 가속하면 낮은 민감도 출력으로 인해 부정확한 측정이 발생합니다.

• 비용

마지막으로 항상 예산을 살펴보십시오. 예를 들어, 적은 비용으로 가속도를 측정해야 하는 경우 가속도계가 아닌 틸트/리히터 스위치를 선택하십시오.

가속도계 대 자이로스코프： 자이로스코프

요인은 다음과 같습니다.

• 범위

먼저 자이로스코프의 최대 범위를 측정해야 하는 최대 각속도보다 낮게 유지합니다. 반면에 더 높은 정밀도와 감도를 위해 자이로스코프의 범위를 예상 값보다 약간 높게 유지하십시오.

• 디지털 대 아날로그(인터페이스)

거의 모든 자이로스코프에는 아날로그 출력 인터페이스가 있지만 드물게 I2C 또는 SPI와 같은 디지털 인터페이스가 있는 자이로스코프를 찾을 수 있습니다. 아날로그 출력 인터페이스는 MCU와 통합하기 쉽습니다.

• 측정된 축의 수입니다.

3축 자이로스코프

최근 3축 자이로스코프가 등장하기 시작했으며 시중에 나와 있는 2축 또는 1축 자이로가 있습니다. 선택하는 동안 측정 요구 사항에 맞는 자이로스코프를 선택하십시오. 예를 들어, 일부 2축 장치는 종종 롤 및 피치를 측정하는 반면 나머지는 요 및 피치를 측정할 수 있습니다.

• 전력 사용량

배터리 구동 프로젝트에서 작업하는 경우 전력 소비 측면에서 자이로 선택을 고려해야 합니다. 표준 전류 소비는 µA 범위의 100초입니다.

또한 자이로가 필요하지 않을 때 에너지 절약을 위한 절전 기능이 있는지 확인하십시오.

• 보너스 기능

대부분의 자이로는 온도 출력에 드리프트 보상에 도움이 되는 추가 기능이 있습니다.

• 비용

자이로스코프의 비용은 다른 요소보다 우선하지 않습니다. 따라서 저렴한 것으로 정착 할 수 있습니다.

결론

이 주제의 마지막 부분까지 함께해주셔서 감사합니다. 가속도계 또는 자이로스코프에 대한 정보에 입각한 선택을 하시기 바랍니다. 그러나 설명이 필요하면 친절하게 도움을 요청하십시오.