1. Σύνοψη
Ένα γυροσκόπιο MEMS είναι ένας συμπαγής αισθητήρας γωνιακής ταχύτητας που κατασκευάζεται με προηγμένη τεχνολογία μικροηλεκτρομηχανικού συστήματος (MEMS).Είναι ειδικά σχεδιασμένο για να μετρά την ταχύτητα περιστροφής και την κατεύθυνση περιστροφής των αντικειμένωνΩς κεντρική συσκευή αισθητήρα αδράνειας, χρησιμοποιείται ευρέως σε καταναλωτικά ηλεκτρονικά, συστήματα αυτοκινήτων, βιομηχανικό αυτοματισμό, drones και αεροδιαστημικό εξοπλισμό.Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά ογκώδη μηχανικά και οπτικά γυροσκόπιαΤα γυροσκόπια MEMS διαθέτουν μικροσκοπικό μέγεθος, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, χαμηλό κόστος και γρήγορη απόκριση, καθιστώντας τα τους πιο δημοφιλείς αισθητήρες αδράνειας για σύγχρονες έξυπνες συσκευές.
2Τι είναι η τεχνολογία MEMS;
Το MEMS είναι μια ώριμη τεχνολογία μικροεπεξεργασίας που χαράσσει εξαιρετικά μικρές μηχανικές δομές και συστήματα κυκλωμάτων σε ημιαγωγούς πλακίδια πυριτίου.Όλα τα μηχανικά κινούμενα μέρη και τα κυκλώματα αισθητήρων είναι ενσωματωμένα σε ένα μικροσκοπικό τσιπ σε επίπεδο μικρώνΗ τεχνολογία αυτή σπάει εντελώς το όριο μεγέθους των παραδοσιακών αισθητήρων, επιτρέποντας τη μαζική παραγωγή και ευρείες αστικές και βιομηχανικές εφαρμογές συσκευών υψηλής ακρίβειας αισθητήρων.
3Τι είναι η δύναμη του Κοριόλις;
Η βασική αρχή λειτουργίας όλων των γυροσκοπίων MEMS βασίζεται στην δύναμη του Κοριόλις, μια κοινή αδρανειακή δύναμη σε περιστροφική κίνηση.όταν ένα αντικείμενο κινείται σε ευθεία γραμμή μέσα σε ένα περιστρεφόμενο σύστημαΜια τυπική ζωή παράδειγμα μπορεί να μας βοηθήσει εύκολα να κατανοήσουμε αυτή την αρχή:όταν ένα ελικόπτερο αιωρείται σταθερά στον αέραΑυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το αιωρούμενο αεροσκάφος εξακολουθεί να περιορίζεται από τη βαρύτητα της Γης και πάντα περιστρέφεται συγχρονικά με τη Γη.που αντικατοπτρίζει πλήρως τη συσχέτιση αδράνειας μεταξύ γραμμικής κίνησης και περιστροφικής κίνησηςΤο μέγεθος της δύναμης Coriolis σχετίζεται άμεσα με τη γραμμική ταχύτητα κίνησης και την γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του αντικειμένου,που παρέχει μια σταθερή φυσική βάση για τα γυροσκόπια MEMS για την ακριβή μέτρηση της περιστροφής.
4Αρχή λειτουργίας του γυροσκόπου MEMS
Χτισμένα πάνω στο φαινόμενο Coriolis, τα γυροσκόπια MEMS πραγματοποιούν τη μέτρηση γωνιακής ταχύτητας μέσω ενός πλήρους και σταθερού μικρο-μηχανικού συστήματος δονήσεων.Υπάρχει ένα μικροσκοπικό δονητικό μπλοκ μάζας που τροφοδοτείται από ηλεκτρόδια μικροσκουπίδιαΚατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, το μπλοκ μάζας διατηρεί υψηλής συχνότητας αντιτροπές δονήσεις σε σταθερή κατεύθυνση σε σταθερή συχνότητα συντονισμού.Το δονητικό μπλοκ μάζας θα δημιουργήσει μια κατακόρυφη δύναμη Κοριόλις.Ο βαθμός μετατόπισης είναι αυστηρά ανάλογος με την γωνιακή ταχύτητα περιστροφής σε πραγματικό χρόνο.
Η ενσωματωμένη δομή ανίχνευσης χωρητικότητας υψηλής ευαισθησίας του τσιπ μπορεί να συλλάβει με ακρίβεια αυτή τη μικροδιατόπιση και να μετατρέψει τη μηχανική αλλαγή σε ένα τυποποιημένο ηλεκτρικό σήμα.Μετά την ενίσχυση, φιλτράρισμα και επεξεργασία αλγορίθμου από το εσωτερικό κύκλωμα, το σήμα υπολογίζεται τελικά σε ακριβή δεδομένα γωνιακής ταχύτητας και έξοδο.Τα περισσότερα σύγχρονα τσιπ γυροσκόπησης MEMS υιοθετούν σχεδιασμό αντιστροφικών δονήσεων διπλής μάζαςΤα δύο τεμάχια μάζας δονούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις με την ίδια συχνότητα, η οποία μπορεί να αντισταθμίσει αποτελεσματικά τις περιβαλλοντικές παρεμβολές και να βελτιώσει τη σταθερότητα της μέτρησης.Με τη συνεχή αναβάθμιση της τεχνολογίας MEMS, τα κύρια τσιπ αισθητήρων μπορούν να ενσωματώσουν γυροσκόπια 3 άξων, επιταχυνόμετρα 3 άξων και ακόμη και μαγνητόμετρα σε ένα εξαιρετικά μικρό τσιπ, συνειδητοποιώντας πολυδιάστατη αδρανειακή αισθητήρα πλήρους στάσης.
5Βασικά πλεονεκτήματα και σενάρια εφαρμογής
Οι γυροσκόπια MEMS, που επωφελούνται από προηγμένη τεχνολογία μικροηλεκτρομηχανικής ολοκλήρωσης, έχουν αναντικατάστατα ολοκληρωμένα πλεονεκτήματα.Είναι εξαιρετικά μικρού μεγέθους και εύκολο να ενσωματωθούν σε διάφορες συμπαγές έξυπνες συσκευές. Υποστηρίζονται από ώριμες διαδικασίες παραγωγής παρτίδων, έχουν χαμηλό κόστος παραγωγής και εξαιρετική συνέπεια. Με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, είναι πολύ κατάλληλα για φορητές συσκευές με μπαταρία.Επιπλέον, διαθέτουν γρήγορη δυναμική απόκριση και μπορούν να συλλάβουν αποτελεσματικά τις αλλαγές περιστροφής σε πραγματικό χρόνο, καλύπτοντας διάφορες ανάγκες μέτρησης υψηλής δυναμικής.
Με βάση τα παραπάνω πλεονεκτήματα, τα γυροσκόπια MEMS έχουν επιτύχει πλήρη κάλυψη σεναρίων.ανίχνευση κίνησης και έλεγχο χειρονομιών για smartphones και φορητές συσκευέςΣτην αυτοκινητοβιομηχανία, βοηθούν στον έλεγχο της σταθερότητας των οχημάτων και στην ευφυή πλοήγηση.παρέχουν ακριβή δεδομένα στάσης και περιστροφής για έξυπνα ρομπότ και αυτόματο εξοπλισμόΣε υψηλού επιπέδου τομείς όπως τα drones και η αεροδιαστημική, εγγυώνται σταθερό έλεγχο στάσης και ακριβή αδράνεια πλοήγησης των φορέων,Γίνεται απαραίτητο βασικό συστατικό των σύγχρονων ευφυών συστημάτων αισθητήρα.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
