陀螺儀傳感器工作原理

陀螺儀傳感器工作原理

看過《盜夢空間》的同志們對電影中的小陀螺應(yīng)該很熟悉。那么陀螺儀傳感器工作原理是什么呢？如何應(yīng)用于手機(jī)等移動設(shè)備？今天的技術(shù)怎么樣？這篇文章會更深入地了解你！

陀螺儀傳感器工作原理

一、陀螺儀傳感器的歷史

第一個陀螺儀

陀螺是法國科學(xué)家在1850年地球自轉(zhuǎn)研究中靈感發(fā)明的，將高速旋轉(zhuǎn)的陀螺放在萬向底座上，按照陀螺的方向計(jì)算角速度。

中間的金色轉(zhuǎn)子是陀螺。由于慣性作用不受影響，周圍的三個“鋼圈”會因設(shè)備姿勢的變化而改變，以檢測設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。有這三個“鋼圈”的軸，即三軸陀螺的“三軸”，即X軸、Y軸

陀螺儀發(fā)明后首先應(yīng)用于飛機(jī)。后來，德國被用于導(dǎo)彈，德國人們設(shè)計(jì)了慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。慣性制導(dǎo)系統(tǒng)利用陀螺確定方向和角速度，用加速度計(jì)測試加速度，就可以計(jì)算導(dǎo)彈的路線，控制飛行姿態(tài)。

傳統(tǒng)慣性陀螺主要是機(jī)械陀螺，機(jī)械陀螺對工藝結(jié)構(gòu)等要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度在很多方面受到制約。隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖、激光陀螺等多種陀螺的發(fā)展，現(xiàn)在手機(jī)上使用MEMS原理的陀螺，即硅微機(jī)電陀螺。

二、陀螺儀傳感器的工作原理

陀螺使用相互垂直的振動和旋轉(zhuǎn)所依賴的交變科里奧利力。

陀螺將旋轉(zhuǎn)體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號，其核心部件通過摻雜技術(shù)、光刻技術(shù)、腐蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)、封裝技術(shù)等大量生產(chǎn)。

陀螺的內(nèi)部原理是對固定手指施加電壓，交替改變電壓，使質(zhì)量塊振動地來回運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)時會發(fā)生科里奧利加速度，此時可以測量。這與加速度計(jì)相似，解碼方法大體相同，使用放大器。

陀螺儀傳感器的應(yīng)用

陀螺是加速度傳感器的升級版本，加速度傳感器可以檢測和檢測特定軸的線性運(yùn)動，陀螺可以檢測和檢測三維空間的線性和運(yùn)動，識別方向，確認(rèn)姿勢，計(jì)算角速度。從喬布斯開始發(fā)表第一部帶陀螺的手機(jī)時，允許手機(jī)玩飛車類的游戲成為可能。

首先是可以對駕駛類游戲進(jìn)行更現(xiàn)實(shí)的模擬。通過陀螺儀可以測量手機(jī)的偏轉(zhuǎn)角度、速度、時間等，實(shí)現(xiàn)游戲視野的變化和車輛方向速度的變化，從而定性地提高游戲體驗(yàn)！

第二，它可以幫助避免攝像頭晃動(OIS)。一般來說，按快門的瞬間，陀螺會檢測手機(jī)抖動的角度，然后根據(jù)角度計(jì)算鏡頭模塊需要校準(zhǔn)的距離。也就是說，通過反向運(yùn)動抵消手機(jī)的抖動，使鏡頭在拍攝的瞬間停止，從而提高聲律。

再次是輔助GPS導(dǎo)航。在一些GPS信號弱或沒有信號的地方(如隧道等)，可以根據(jù)手機(jī)以前所處的位置和陀螺儀檢測的運(yùn)動速度、時間和方向來推算當(dāng)前位置，以達(dá)到臨時定位的目的。

在手機(jī)的具體應(yīng)用中，一般采用A G方案。也就是說，可以同時制作加速度傳感器和陀螺儀，節(jié)省I2C。