Funcionamiento del sensor giroscópico y sus aplicaciones

Los sistemas microelectromecánicos, comúnmente conocidos como MEMS, son la tecnología de dispositivos electromecánicos y mecánicos muy pequeños. Los avances en la tecnología MEMS nos han ayudado a desarrollar productos versátiles. Muchos dispositivos mecánicos como acelerómetro, giroscopio, etc. ahora se puede utilizar con productos electrónicos de consumo. Esto fue posible con la tecnología MEMS. Estos sensores están empaquetados de la misma manera que otros circuitos integrados. Los acelerómetros y los giroscopios se complementan entre sí, por lo que generalmente se usan juntos. Un acelerómetro mide la aceleración lineal o el movimiento direccional de un objeto, mientras que el sensor giroscópico mide la velocidad angular o la inclinación o la orientación lateral del objeto. Los sensores giroscópicos multieje también están disponibles.

¿Qué es un sensor giroscópico?

El sensor giroscópico es un dispositivo que puede medir y mantener la orientación y velocidad angular de un objeto Estos son más avanzados que los acelerómetros. Estos pueden medir la inclinación y la orientación lateral del objeto, mientras que el acelerómetro solo puede medir el movimiento lineal.

Los sensores giroscópicos también se denominan sensores de velocidad angular o sensores de velocidad angular. Estos sensores se instalan en aplicaciones donde la orientación del objeto es difícil de detectar para los humanos.

Medida en grados por segundo, la velocidad angular es el cambio en el ángulo de rotación del objeto por unidad de tiempo.

Principio de funcionamiento del sensor giroscópico

Además de detectar la velocidad angular, los sensores de giroscopio también pueden medir el movimiento del objeto. Para una detección de movimiento más robusta y precisa, en la electrónica de consumo, los sensores de giroscopio se combinan con sensores de acelerómetro.

Dependiendo de la dirección, hay tres tipos de medidas de velocidad angular. Guiñada: la rotación horizontal sobre una superficie plana cuando el objeto se ve desde arriba, Cabeceo: la rotación vertical cuando el objeto se ve desde el frente, Giro: la rotación horizontal cuando el objeto se ve desde el frente.

El concepto de fuerza de Coriolis se utiliza en sensores giroscópicos. En este sensor para medir la velocidad angular, la velocidad de rotación del sensor se convierte en una señal eléctrica. El principio de funcionamiento del sensor de giroscopio se puede comprender observando el funcionamiento del sensor de giroscopio de vibración.

Este sensor consta de un elemento vibratorio interno compuesto de un material cristalino en forma de estructura de doble T. Esta estructura comprende una parte fija en el centro con un "brazo sensor" unido a él y un "brazo sensor" de entrenamiento" en ambos lados

Esta estructura de doble T es simétrica. Cuando se aplica un campo eléctrico vibratorio alterno a los brazos impulsores, se producen vibraciones laterales continuas. Debido a que los brazos impulsores son simétricos, cuando un brazo se mueve hacia la izquierda, el otro se mueve hacia la derecha, cancelando así las vibraciones con fugas. Esto mantiene la parte fija en el centro y el brazo sensor permanece estático.

Cuando se aplica la fuerza de rotación externa al sensor, se producen vibraciones verticales en los brazos impulsores. Esto conduce a la vibración de los brazos de accionamiento en las direcciones hacia arriba y hacia abajo debido a que una fuerza de rotación actúa sobre la parte fija en el centro.

La rotación de la parte fija provoca vibraciones verticales en los brazos de detección. Estas vibraciones provocadas en el brazo sensor se miden como un cambio en la carga eléctrica. Este cambio se utiliza para medir la fuerza de rotación externa aplicada al sensor como rotación angular.

Los tipos

Con los avances tecnológicos, se están fabricando dispositivos extremadamente precisos, fiables y en miniatura. Se han hecho posibles mediciones más precisas de orientación y movimiento en el espacio 3D con la integración del sensor Giroscopio. Los giroscopios también están disponibles en diferentes tamaños con diferentes rendimientos.

Dependiendo de sus tamaños, los sensores giroscópicos se dividen en pequeños y grandes. De mayor a menor, la jerarquía de los sensores de giroscopio se puede clasificar como giroscopio láser de anillo, giroscopio de fibra óptica, giroscopio fluido y giroscopio de vibración.

Al ser pequeño y fácil de usar, el giroscopio de vibración es el más popular. La precisión del giroscopio de vibración depende del material del elemento estacionario utilizado en el sensor y de las diferencias estructurales. Por lo tanto, los fabricantes utilizan diferentes materiales y estructuras para aumentar la precisión del giroscopio de vibración.

Tipos de giroscopio de vibración

Para los transductores piezoeléctricos, se utilizan materiales como el cristal y la cerámica para la parte fija del sensor. Aquí, para estructuras de material de cristal como la estructura de doble T, se utilizan diapasón y diapasón en forma de H. Cuando se utiliza un material cerámico, se elige una estructura prismática o columnar.

Las características del sensor de vibración del giroscopio incluyen factor de escala, coeficiente de frecuencia de temperatura, tamaño compacto, resistencia a los golpes, estabilidad y características de ruido.

Sensor de giroscopio en móvil

Para facilitar una buena experiencia de usuario, los teléfonos inteligentes de hoy están equipados con diferentes tipos de sensores. Estos sensores también brindan información del teléfono sobre su entorno y también ayudan a aumentar la duración de la batería.

Steve Jobs fue el primero en utilizar la tecnología de giroscopio en la electrónica de consumo. El iPhone de Apple fue el primer teléfono inteligente con tecnología de sensor de giroscopio. Con la ayuda del giroscopio en el teléfono inteligente, podemos detectar movimientos y gestos con nuestros teléfonos. Los teléfonos inteligentes suelen tener una versión electrónica del sensor de giroscopio de vibración.

Aplicación móvil del sensor de giroscopio

La aplicación Sensor de giroscopio ayuda a detectar la inclinación y la orientación del teléfono móvil. La aplicación Sensor de giroscopio es útil para teléfonos inteligentes más antiguos que no tienen un sensor de giroscopio.

Una aplicación como GyroEmu, un módulo Xposed, utiliza el acelerómetro y el magnetómetro presentes en el teléfono para simular un sensor de giroscopio. El sensor de giroscopio se usa principalmente en el teléfono inteligente para jugar juegos AR de alta tecnología.

Aplicaciones

Los sensores giroscópicos se utilizan para aplicaciones de propósito general. Los giroscopios láser de anillo se utilizan en aeronaves y transbordadores Source, mientras que los giroscopios de fibra óptica se utilizan en coches de carreras y lanchas motoras.

Los sensores de giroscopio de vibración se utilizan en sistemas de navegación de automóviles, sistemas de control electrónico de estabilidad de vehículos, detección de movimiento para juegos móviles, sistemas de detección de movimiento de cámara en cámaras digitales, helicópteros controlados por radio, sistemas robóticos, etc.

Las funciones principales del sensor giroscópico para todas las aplicaciones son la detección de velocidad angular, la detección de ángulo y los mecanismos de control. La borrosidad de la imagen en las cámaras se puede compensar mediante el uso de un sistema de estabilización de imagen óptica basado en un sensor de giroscopio.

Al comprender su comportamiento y características, los desarrolladores diseñan muchos productos efectivos y económicos, como el control de gestos de mouse inalámbrico, el control direccional de sillas de ruedas, un sistema para controlar dispositivos externos mediante comandos de gestos, etc.

Se están creando muchas aplicaciones nuevas que están cambiando la forma en que podemos usar nuestros gestos como comandos para controlar dispositivos. Algunos de los sensores giroscópicos disponibles en el mercado son MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Qué aplicación móvil. ¿Ha utilizado para simular el sensor de giroscopio en su teléfono móvil?