Funcionamiento del sensor de giroscopio y sus aplicaciones

Funcionamiento del sensor de giroscopio y sus aplicaciones

Los sistemas microelectromecánicos, conocidos popularmente como MEMS, son 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 Acelerómetro , Giroscopio, etc ... ahora se puede 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 están 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 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.

Sensor de giroscopio

Sensor de giroscopio



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: rotación vertical como se ve el objeto de frente, Roll: la rotación horizontal cuando se ve el objeto de 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 entender observando el funcionamiento del sensor de giroscopio de vibración.



Este sensor consta de un elemento vibratorio interno de material cristalino en forma de estructura de doble T. Esta estructura comprende 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 de accionamiento 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 de alta precisión, confiabilidad y en miniatura. Gracias a la integración del sensor de giroscopio, se hicieron posibles mediciones más precisas de orientación y 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.

Al 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. Entonces, los fabricantes están utilizando diferentes materiales y estructuras para aumentar la precisión del giroscopio de vibración.

Tipos de giroscopio de vibración

Para Transductores piezoeléctricos , materiales como el cristal y la cerámica se utilizan para la parte estacionaria del sensor. Aquí, para estructuras de material cristalino, se utilizan estructuras de doble T, 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 temperatura-frecuencia, tamaño compacto, resistencia a los golpes, estabilidad y características de ruido.

Sensor de giroscopio en móvil

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, un módulo Xposed, utiliza un acelerómetro y un magnetómetro presentes en el teléfono para simular un sensor de giroscopio. Gyroscope Sensor se usa principalmente en el teléfono inteligente para jugar juegos de AR de alta tecnología.

Aplicaciones

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

Los sensores de giroscopio de vibración se utilizan en los sistemas de navegación del automóvil, sistemas electrónicos de control 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 utilizando el 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?