Hệ thống vi cơ điện tử, thường được gọi là MEMS, là công nghệ của các thiết bị cơ điện và cơ khí rất nhỏ. Sự tiên tiến trong công nghệ MEMS đã giúp chúng tôi phát triển các sản phẩm đa năng. Nhiều thiết bị cơ khí như Gia tốc kế , Con quay hồi chuyển, vv… hiện có thể được sử dụng với các thiết bị điện tử tiêu dùng. Điều này có thể thực hiện được với công nghệ MEMS. Các cảm biến này được đóng gói tương tự như các IC khác. Gia tốc kế và Con quay hồi chuyển khen ngợi nhau như vậy, chúng thường được sử dụng cùng nhau. Gia tốc kế đo gia tốc tuyến tính hoặc chuyển động có hướng của một đối tượng, trong khi Cảm biến con quay hồi chuyển đo vận tốc góc hoặc độ nghiêng hoặc hướng bên của đối tượng. Cảm biến con quay hồi chuyển cho nhiều trục cũng có sẵn.
Cảm biến con quay hồi chuyển là gì?
Cảm biến con quay hồi chuyển là một thiết bị có thể đo lường và duy trì hướng và vận tốc góc của một đối tượng. Đây là những thứ tiên tiến hơn so với máy đo gia tốc. Chúng có thể đo độ nghiêng và hướng bên của đối tượng trong khi gia tốc kế chỉ có thể đo chuyển động thẳng.
Cảm biến con quay hồi chuyển còn được gọi là Cảm biến tỷ lệ góc hoặc Cảm biến vận tốc góc. Các cảm biến này được cài đặt trong các ứng dụng mà con người khó cảm nhận được hướng của đối tượng.
Được đo bằng độ trên giây, vận tốc góc là sự thay đổi góc quay của vật trên một đơn vị thời gian.
Cảm biến con quay hồi chuyển
Nguyên lý làm việc của cảm biến con quay hồi chuyển
Bên cạnh việc cảm nhận vận tốc góc, cảm biến Con quay hồi chuyển cũng có thể đo chuyển động của vật thể. Để cảm biến chuyển động mạnh mẽ và chính xác hơn, trong thiết bị điện tử tiêu dùng, cảm biến Con quay hồi chuyển được kết hợp với cảm biến Gia tốc kế.
Tùy thuộc vào hướng có ba loại phép đo tốc độ góc. Yaw- quay ngang trên bề mặt phẳng khi nhìn thấy đối tượng từ trên cao, Pitch- Xoay dọc khi nhìn thấy đối tượng từ phía trước, Roll- quay ngang khi nhìn thấy đối tượng từ phía trước.
Khái niệm về lực Coriolis được sử dụng trong cảm biến Con quay hồi chuyển. Trong cảm biến này để đo tốc độ góc, tốc độ quay của cảm biến được chuyển thành tín hiệu điện. Nguyên lý hoạt động của cảm biến Con quay hồi chuyển có thể hiểu bằng cách quan sát hoạt động của cảm biến Con quay hồi chuyển Rung.
Cảm biến này bao gồm một phần tử rung bên trong được tạo thành từ vật liệu tinh thể có hình dạng của cấu trúc T- kép. Cấu trúc này bao gồm một bộ phận đứng yên ở trung tâm với ‘Cánh tay cảm biến’ được gắn vào nó và ‘Cánh tay lái’ ở cả hai bên.
Cấu trúc chữ T kép này là đối xứng. Khi đặt một điện trường dao động xoay chiều vào các tay đòn, các dao động bên liên tục được tạo ra. Vì các cánh tay lái là đối xứng, khi một cánh tay di chuyển sang trái thì cánh tay kia sẽ di chuyển sang phải, do đó loại bỏ các rung động rò rỉ. Điều này giữ cho phần tĩnh ở trung tâm và cánh tay cảm biến vẫn tĩnh.
Khi lực quay bên ngoài tác dụng lên cảm biến, các dao động dọc sẽ gây ra trên các tay lái. Điều này dẫn đến sự rung động của các tay lái theo hướng lên và xuống do lực quay tác dụng lên phần đứng yên ở tâm.
Sự quay của phần đứng yên dẫn đến dao động dọc trong các cánh tay cảm biến. Những rung động này gây ra trong cánh tay cảm biến được đo như sự thay đổi điện tích. Sự thay đổi này được sử dụng để đo lực quay bên ngoài tác dụng lên cảm biến dưới dạng góc quay.
Các loại
Với sự tiên tiến trong công nghệ, các thiết bị thu nhỏ và chính xác cao đang được sản xuất. Có thể thực hiện các phép đo chính xác hơn về định hướng và chuyển động trong không gian 3D với sự tích hợp của cảm biến Con quay hồi chuyển. Con quay hồi chuyển cũng có nhiều kích cỡ khác nhau với hiệu suất khác nhau.
Dựa trên kích thước của chúng, cảm biến Con quay hồi chuyển được chia thành kích thước nhỏ và kích thước lớn. Từ lớn đến nhỏ, phân cấp của cảm biến Con quay hồi chuyển có thể được liệt kê như Con quay hồi chuyển laser vòng, Con quay hồi chuyển sợi quang, Con quay hồi chuyển chất lỏng và Con quay hồi chuyển Rung.
Nhỏ và dễ sử dụng Con quay hồi chuyển rung là phổ biến nhất. Độ chính xác của con quay hồi chuyển rung phụ thuộc vào vật liệu phần tử tĩnh được sử dụng trong cảm biến và sự khác biệt về cấu trúc. Vì vậy, các nhà sản xuất đang sử dụng các vật liệu và cấu trúc khác nhau để tăng độ chính xác của con quay hồi chuyển rung động.
Các loại con quay hồi chuyển rung
Đối với Đầu dò Piezoelectrical , các vật liệu như pha lê và gốm sứ được sử dụng cho phần tĩnh của cảm biến. Ở đây đối với các cấu trúc vật liệu tinh thể như cấu trúc chữ T kép, Nĩa chỉnh và âm thoa hình chữ H được sử dụng. Khi vật liệu gốm được sử dụng, cấu trúc hình lăng trụ hoặc cột được chọn.
Các đặc điểm của cảm biến Con quay hồi chuyển rung bao gồm hệ số thang đo, hệ số nhiệt độ-tần số, kích thước nhỏ gọn, khả năng chống sốc, độ ổn định và đặc tính tiếng ồn.
Cảm biến con quay hồi chuyển trong điện thoại di động
Để tạo điều kiện cho trải nghiệm người dùng tốt, ngày nay điện thoại thông minh được tích hợp nhiều loại cảm biến khác nhau. Các cảm biến này cũng cung cấp thông tin về môi trường xung quanh của điện thoại và cũng giúp tăng tuổi thọ pin.
Steve Jobs là người đầu tiên sử dụng công nghệ Con quay hồi chuyển trong điện tử tiêu dùng. Apple iPhone là điện thoại thông minh đầu tiên có công nghệ cảm biến con quay hồi chuyển. Với sự trợ giúp của con quay hồi chuyển trong điện thoại thông minh, chúng ta có thể phát hiện chuyển động và cử chỉ bằng điện thoại của mình. Điện thoại thông minh thường có phiên bản điện tử của cảm biến Con quay hồi chuyển rung động.
Ứng dụng di động cảm biến con quay hồi chuyển
Ứng dụng Cảm biến con quay hồi chuyển giúp phát hiện độ nghiêng và hướng của điện thoại di động. Ứng dụng Cảm biến con quay hồi chuyển hữu ích cho các điện thoại thông minh cũ không có cảm biến Con quay hồi chuyển.
Một ứng dụng như GyroEmu một mô-đun Xposed sử dụng gia tốc kế và từ kế có trên điện thoại để mô phỏng Cảm biến con quay hồi chuyển. Cảm biến con quay hồi chuyển hầu hết được sử dụng trên điện thoại thông minh để chơi các trò chơi AR công nghệ cao.
Các ứng dụng
Cảm biến con quay hồi chuyển được sử dụng cho các ứng dụng đa năng. Con quay hồi chuyển laser vòng được sử dụng trong máy bay và tàu con thoi trong khi con quay hồi chuyển sợi quang được sử dụng trong xe đua và thuyền máy.
Cảm biến con quay hồi chuyển được sử dụng trong hệ thống định vị ô tô, hệ thống kiểm soát ổn định điện tử của xe, cảm biến chuyển động cho trò chơi di động, hệ thống phát hiện rung máy trong máy ảnh kỹ thuật số, máy bay trực thăng điều khiển bằng sóng radio, hệ thống rô bốt, v.v.
Các chức năng chính của Cảm biến con quay hồi chuyển cho tất cả các ứng dụng là cảm biến vận tốc góc, cảm biến góc và cơ chế điều khiển. Nhòe hình ảnh trong máy ảnh có thể được bù đắp bằng cách sử dụng hệ thống ổn định hình ảnh quang học dựa trên Cảm biến con quay hồi chuyển.
Bằng cách hiểu hành vi và đặc điểm của chúng, các nhà phát triển đang thiết kế nhiều sản phẩm hiệu quả và chi phí thấp như điều khiển chuột không dây dựa trên cử chỉ, điều khiển hướng của ghế lăn, hệ thống điều khiển các thiết bị bên ngoài bằng lệnh cử chỉ, v.v.
Nhiều ứng dụng mới đang được tạo ra đang thay đổi cách chúng ta có thể sử dụng cử chỉ của mình làm lệnh để điều khiển thiết bị. Một số cảm biến con quay hồi chuyển hiện có trên thị trường là MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Ứng dụng di động nào. bạn đã từng mô phỏng Cảm biến con quay hồi chuyển trên điện thoại di động của mình chưa?
