سنسور ژیروسکوپ و هر آنچه در مورد آن باید بدانید.

سنسور ژیروسکوپ چیست؟

سنسور ژیروسکوپ سرعت زاویه ای یا شیب یا جهت گیری جانبی جسم را اندازه گیری می کند. سنسورهای ژیروسکوپ برای چندین محور نیز موجود است.

سنسور ژیروسکوپ وسیله ای است که می تواند جهت گیری و سرعت زاویه ای یک جسم را اندازه گیری و حفظ کند. اینها پیشرفته تر از شتاب سنج ها هستند. اینها می توانند شیب و جهت گیری جسمی را اندازه بگیرند در حالی که شتاب سنج فقط می تواند حرکت خطی را اندازه گیری کند.سنسورهای ژیروسکوپ را سنسور Angular Rate Sensor یا Angular Velocity نیز می نامند. این حسگرها در برنامه هایی نصب می شوند که جهت گیری جسم توسط انسان دشوار است.اندازه گیری شده بر حسب درجه در ثانیه ، سرعت زاویه ای تغییر زاویه چرخش جسم در واحد زمان است.

سنسور ژیروسکوپ چطور عمل میکند؟

حسگرهای ژیروسکوپ علاوه بر حس سرعت زاویه ای ، می توانند حرکت جسم را نیز اندازه گیری کنند. برای سنجش حرکات دقیق و دقیق تر ، در الکترونیک مصرفی سنسورهای ژیروسکوپ با سنسورهای شتاب سنج ترکیب می شوند.
بسته به جهت سه نوع اندازه گیری سرعت زاویه ای وجود دارد:
خمیازه :چرخش افقی روی یک سطح صاف وقتی جسم از بالا دیده می شود .
پیچ : چرخش عمودی همانطور که جسم از جلو دیده می شود .
رول : چرخش افقی وقتی جسم از جلو دیده می شود.

بیشتر بخوانید : بهروری تولید با سنسور اولتراسونیک (بررسی کاربردی)

مفهوم نیروی کوریولیس در سنسورهای ژیروسکوپ به کار میرود. در این سنسور برای اندازه گیری سرعت زاویه ای ، سرعت چرخش سنسور به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. با مشاهده سنسور ژیروسکوپ ارتعاش می توان  به اصل کار سنسور ژیروسکوپ پی برد.این سنسور از یک عنصر ارتعاشی داخلی تشکیل شده است که از مواد بلوری به شکل ساختار -T2 ساخته شده است. این سازه شامل یک قسمت ثابت در مرکز است که “Sensing Arm” به آن متصل است و “Drive Arm” در هر دو طرف آن است.
این ساختار دوتایی متقارن است. وقتی یک میدان الکتریکی با ارتعاش متناوب به بازوهای محرک اعمال شود ، ارتعاشات جانبی مداوم تولید می شود. از آنجا که بازوهای Drive متقارن هستند ، وقتی یک بازو به سمت چپ حرکت می کند ، بازوی دیگر به سمت راست حرکت می کند ، بنابراین لرزش های نشتی را لغو می کند. این قسمت ثابت را در مرکز نگه می دارد و بازوی سنجش ثابت است.
هنگامی که نیروی چرخشی خارجی به سنسور وارد می شود ، ارتعاشات عمودی بر روی بازوهای Drive ایجاد می شود. این امر منجر به لرزش بازوهای Drive  بالا و پایین می شود که در نتیجه آن یک نیروی چرخشی بر روی قسمت ثابت در مرکز اثر می گذارد.
چرخش قسمت ثابت منجر به ارتعاشات عمودی بازوهای حسگر می شود. این ارتعاشات ایجاد شده در بازوی حسگر به عنوان تغییر در بار الکتریکی اندازه گیری می شود. این تغییر برای اندازه گیری نیروی چرخشی خارجی اعمال شده به سنسور به عنوان چرخش زاویه ای استفاده می شود.
این  ساختار دوتایی متقارن است. وقتی یک میدان الکتریکی با ارتعاش متناوب به بازوهای محرک اعمال شود ، ارتعاشات جانبی مداوم تولید می شود. از آنجا که بازوهای Drive متقارن هستند ، وقتی یک بازو به سمت چپ حرکت می کند ، بازوی دیگر به سمت راست حرکت می کند ، بنابراین لرزش های نشتی را لغو می کند. این قسمت ثابت را در مرکز نگه می دارد و بازوی سنجش ثابت است.
چرخش قسمت ثابت منجر به ارتعاشات عمودی بازوهای حسگر می شود. این ارتعاشات ایجاد شده در بازوی حسگر به عنوان تغییر در بار الکتریکی اندازه گیری می شود. این تغییر برای اندازه گیری نیروی چرخشی خارجی اعمال شده به سنسور به عنوان چرخش زاویه ای استفاده می شود.

بیشتر بخوانید : سنسور التراسونیک چیست ؟ چگونه کار می کنند؟

انواع سنسور ژیروسکوپ

با پیشرفت تکنولوژی دستگاه های بسیار دقیق ، قابل اعتماد و مینیاتوری در حال تولید هستند. اندازه گیری دقیق تر جهت گیری و حرکت در یک فضای سه بعدی با ادغام سنسور ژیروسکوپ امکان پذیر شد. ژیروسکوپ ها نیز در اندازه های مختلف با عملکرد متفاوت در دسترس هستند.
حسگرهای ژیروسکوپ بر اساس اندازه هایشان به اندازه های کوچک و بزرگ تقسیم می شوند. از بزرگ به کوچک سلسله مراتب سنسورهای ژیروسکوپ را می توان به عنوان ژیروسکوپ لیزری Ring ، ژیروسکوپ فیبر نوری ، ژیروسکوپ Fluid و ژیروسکوپ Vibration ذکر کرد.
کوچک بودن و استفاده راحت تر از ژیروسکوپ ارتعاشی از محبوبیت بیشتری برخوردار است. دقت ژیروسکوپ ارتعاشی به مواد عنصر ساکن مورد استفاده در سنسور و تفاوت های ساختاری بستگی دارد. بنابراین ، تولید کنندگان از مواد و ساختارهای مختلفی برای افزایش دقت ژیروسکوپ ارتعاشی استفاده می کنند.

انواع ژیروسکوپ ارتعاشی

برای مبدلهای پیزوالکتریک ، از مواد مانند کریستال و سرامیک برای قسمت ثابت سنسور استفاده می شود. در اینجا برای ساختارهای مواد کریستالی مانند ساختار T2، از چنگال تنظیم و از چنگال تنظیم H استفاده می شود. هنگامی که از مواد سرامیکی استفاده می شود ساختار منشوری یا ستونی انتخاب می شود.
مشخصات سنسور ژیروسکوپ ارتعاش شامل فاکتور مقیاس ، ضریب فرکانس دما ، اندازه جمع و جور ، مقاومت در برابر ضربه ، پایداری و ویژگی های نویز است.

سنسور ژیروسکوپ در موبایل

امروزه برای تسهیل یک تجربه کاربری خوب ، تلفن های هوشمند با انواع مختلف سنسورها جاسازی شده اند. این سنسورها همچنین اطلاعات تلفنی اطراف آن را ارائه می دهند و همچنین به افزایش عمر باتری کمک می کنند.
استیو جابز اولین کسی بود که از فناوری ژیروسکوپ در لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده کرد. اپل آیفون اولین گوشی هوشمند دارای فناوری حسگر ژیروسکوپ بود. با کمک ژیروسکوپ در تلفن هوشمند می توان حرکت و حرکات را با تلفن های خود تشخیص داد. تلفن های هوشمند معمولاً دارای نسخه الکترونیکی حسگر Vibration Gyroscope هستند.
برنامه موبایل سنسور ژیروسکوپ
برنامه Gyroscope Sensor به تشخیص شیب و جهت گیری تلفن همراه کمک می کند. ای برنامه برای گوشی های هوشمند قدیمی که سنسور ژیروسکوپ ندارند مفید است.
برنامه ای مانند GyroEmu و ماژول Xposed از شتاب سنج و مغناطیس سنج موجود در تلفن برای شبیه سازی سنسور ژیروسکوپ استفاده می کند. Gyroscope Sensor بیشتر در گوشی های هوشمند برای انجام بازی های AR با فناوری بالا استفاده می شود.

بیشتر بخوانید : سنسور شیب چیست؟چه کاربردی دارد؟

کاربرد سنسور ژیروسکوپ

سنسورهای ژیروسکوپ  کاربردهای مختلفی دارد. Gyros از لیزر حلقه ای در شاتل های Aircraft و Source استفاده می شود در حالی که Gyros فیبر نوری در اتومبیل های اتومبیلرانی و قایق های موتوری استفاده می شود.
سنسورهای ژیروسکوپ ارتعاشی در سیستم های ناوبری اتومبیل ، سیستم های کنترل پایداری الکترونیکی وسایل نقلیه ، حسگر حرکت برای بازی های موبایل ، سیستم های تشخیص لرزش دوربین در دوربین های دیجیتال ، هلیکوپترهای رادیو کنترل ، سیستم های رباتیک و غیره استفاده می شود.

امیدواریم این مقاله مفید واقع شود لطفا نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

سخن آخر :

اتوماسیون صنعتی صنعت تک، یک مجموعه تخصصی آموزش ، معرفی و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار از جمله سنسور ,  ، سنسور آتونیکس , ترانسمیتر فشار, ترانسمیتر فشار ویکا ، سنسور القایی , پرشر سوئیچ (پرشر سوئیچ دانفوس)و گیج فشار است که به مشتریان خود کمک می کند به راحتی سنسور یا ترانسمیتر مناسب خود را شناسایی و در صورت نیاز خرید کنند. شما همواره می توانید جهت مشاوره و یا راهنمایی با شماره ۰۲۱۴۴۰۳۲۵۷۸ تماس بگیرید.