Funcionamiento del sensor de giroscopio y sus aplicaciones

Sistemas microelectromecánicos , conocido popularmente como MEMS, es la tecnología de dispositivos mecánicos y electromecánicos muy pequeños. Los avances en la tecnología MEMS nos han ayudado a desarrollar productos versátiles. Muchos de los dispositivos mecánicos, como el acelerómetro, el giroscopio, etc., ahora se pueden utilizar con productos electrónicos de consumo. Esto fue posible con la tecnología MEMS. Estos sensores están empaquetados de manera similar a 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 de giroscopio mide la velocidad angular o la inclinación o la orientación lateral del objeto. También se encuentran disponibles sensores de giroscopio para múltiples ejes.

¿Qué es un sensor de giroscopio?

El sensor de giroscopio es un dispositivo que puede medir y mantener la orientación y la 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 de giroscopio también se denominan sensores de velocidad angular o sensores de velocidad angular. Estos sensores se instalan en las aplicaciones donde la orientación del objeto es difícil de detectar por 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 de giroscopio

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 se ve el objeto desde arriba, Pitch:la rotación vertical como se ve el objeto desde el frente, Roll:la rotación horizontal cuando se ve el objeto desde el frente.

El concepto de fuerza de Coriolis se utiliza en los sensores de giroscopio. 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 consiste en un elemento vibratorio interno hecho de material de cristal en forma de estructura de doble T. Esta estructura consta de una parte estacionaria en el centro con un "Brazo sensor" adjunto y un "Brazo impulsor" en ambos lados.

Esta estructura de doble T es simétrica. Cuando se aplica un campo eléctrico de vibración alterna a los brazos impulsores, se producen vibraciones laterales continuas. Como los brazos impulsores son simétricos, cuando un brazo se mueve hacia la izquierda, el otro se mueve hacia la derecha, cancelando así las vibraciones que se filtran. Esto mantiene la parte estacionaria 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 de transmisión. Esto conduce a la vibración de los brazos impulsores en las direcciones hacia arriba y hacia abajo debido a que una fuerza de rotación actúa sobre la parte estacionaria en el centro.

La rotación de la parte estacionaria conduce a las vibraciones verticales en los brazos sensores. Estas vibraciones causadas 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.

Tipos

Con el avance de la tecnología, se están fabricando dispositivos muy precisos, fiables y en miniatura. Gracias a la integración del sensor de giroscopio, se hicieron posibles mediciones más precisas de la orientación y el movimiento en un espacio 3D. Los giroscopios también están disponibles en diferentes tamaños con diferentes prestaciones.

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

Ser pequeño y más fácil de usar El giroscopio vibratorio 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 están utilizando diferentes materiales y estructuras para aumentar la precisión del giroscopio de vibración.

Tipos de giroscopio vibratorio

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

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

Sensor de giroscopio en dispositivos móviles

Para facilitar una buena experiencia de usuario, hoy en día, los teléfonos inteligentes están integrados con varios 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 Gyroscope en la electrónica de consumo. El iPhone de Apple fue el primer teléfono inteligente en tener 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 Gyroscope Sensor

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

Una aplicación como GyroEmu y un módulo Xposed utiliza un acelerómetro y un 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 de realidad aumentada de alta tecnología.

Aplicaciones

Los sensores de giroscopio se utilizan para aplicaciones versátiles. Los giroscopios láser de anillo se utilizan en aeronaves y lanzaderas de origen, mientras que los giroscopios de fibra óptica se utilizan en autos de carrera y lanchas a motor.

Los sensores de giroscopio de vibración se utilizan en los 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 de giroscopio para todas las aplicaciones son sensores de velocidad angular, sensores de ángulo y mecanismos de control. La imagen borrosa en las cámaras se puede compensar mediante el uso del sistema de estabilización de imagen óptica basado en sensor de giroscopio.

Al comprender su comportamiento y características, los desarrolladores están diseñando muchos productos eficientes y de bajo costo, como el control del mouse inalámbrico basado en gestos, el control direccional de la silla 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 de giroscopio disponibles en el mercado son MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Qué aplicación móvil. ¿ha utilizado para simular el sensor de giroscopio en su teléfono móvil?