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手持陀螺仪传感器原理

出处:网络整理 发布于:2017-11-30 | 775 次阅读

  陀螺仪因其独特的性质,被广泛应用在导航系统(航空航海)、运动分析与控制、平台的稳定性检测与控制、滚动检测、转速控制、高要求的惯性测量单元、机器人控制系统等方面,而在电子领域则可以用于光学防抖、游戏控制、3D鼠标当中。

  而陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统,它原本是运用到直升机模型上,现已被广泛运用于手机等移动便携设备。

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  陀螺仪传感器原理

  陀螺仪传感器的原理就是,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。现代陀螺仪可以精确地确定运动物体的方位的仪器,它在现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪,而机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠。光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪,成为现代导航仪器中的关键部件。光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。

  陀螺仪传感器在手机中的作用

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  核心提示:陀螺仪传感器可以全方位的感受空间上位移的变化维较少,最早应用于航空、航天和航海等领域。随着陀螺仪传感器成本的下降,现在很多智能手机都集成有陀螺

  陀螺仪传感器可以全方位的感受空间上位移的变化维较少,最早应用于航空、航天和航海等领域。随着陀螺仪传感器成本的下降,现在很多智能手机都集成有陀螺仪传感器,那么陀螺仪传感器在手机里有什么作用呢?下面中国传感器交易网的小编为大家详细的介绍一下。

  手机中的陀螺仪传感器首先就是用来导航。陀螺仪如果配合手机里的GPS,那么它的导航能力将得到极大的提高。实际上,目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪,如果手机上安装了相应的软件,其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪。

  其次陀螺仪传感器还可以和手机里的摄像头配合使用,这样就会防止手抖动时拍照效果变差。

  再次就是增强手机的游戏体现飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些第一视角类射击游戏,陀螺仪传感器可以完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。陀螺仪传感器还可用作输入设备,这就相当于一个立体的鼠标,增强游戏体验。

  以上就是小编为大家提供的陀螺仪传感器在手机上的四大作用,用户可以通过以上内容作为参考,最后也是陀螺仪传感器未来最有前景和应用范围的用途。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能,大意是可以通过手机或者电脑的处理能力,让人们对现实中的一些物体有更深入的了解。

  陀螺仪传感器的技术应用

  对于不熟悉这类产品的人来说,陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标,屏幕上的光标就会跟着移动,并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时,这些操作都能够很方便地实现。

  我不得不承认在一开始时遇到了一点小麻烦:因为我不能对两个按键同时操作,都准备要打支持服务电话了。不过随后我发现在为鼠标供电的AAA电池上的一张薄包装纸上清晰地印有使用说明。这有可能是设计疏漏或用户疏忽的缘故,不过解决了这个小问题后,剩下的操作就简单了。

  1GB闪存驱动器

  PC侧的小型USB收发器通过一条2.4GHz链路与鼠标进行通信,同时内置了1GB的NAND存储器。在待分析的部件中有一个Micron科技制造的MT29F8G08FABA1GBNAND封装,它在一个TSOP封装内堆叠了4个256MB的SLCNAND芯片,这对这个已经非常方便的小鼠标来说起到了锦上添花的作用。为了使存储器可以充当闪存驱动器使用,由Cypress的CY7C68033USB控制器来处理USB和存储器接口。

  连接控制器和存储器的是Cypress的CYWUSB6953MCU,是它创建了与空中鼠标通信所需的一半2.4GHz无线链路。

  该鼠标由的混合信号MCUMSP430F1232控制,它内置了8KB和256KB的闪存以及256B的RAM。

  在的DC/DC升压转换器旁,还有一个Cypress的CYWUSB69342.4GHz直接序列扩频(DSSS)无线SoC,它创建了另一半2.4GHz无线链路。

  虽然Cypress的无线USB器件在芯片领域中总是能给人以深刻印象,但鼠标中还有另一个同样吸引人的器件,那就是Gyraon公司生产的MG1104陀螺仪模块。

  MG1104与我期望在今天的硅MEMS加速计时代看到的传感器有很大的差别,它的个头特别大。其尺寸接近大块糖果的模块(边长约14mm),内有许多半导体材料,但只是对陀螺仪传感器本身起辅助作用。陀螺仪的运作基于科里奥利效应(Corioliseffect)的一些物理学基本原理。

  我很不愿意使用“基本原理”这个词,因为我很难理解陀螺仪的物理结构是如何应用这个原理的。关键点似乎是科里奥利效应能够从旋转速度和陀螺盘移动时的振荡中得出水平和垂直速度。

  该传感器是一个经过蚀刻的金属片,它由受驱动的中心点形成一个针对手指的复杂网络。初看起来,它极像与45rpm黑胶唱片一起使用的旧固套,能够在标准的LP轴上旋转(我知道我有点过时了)。这个金属片被耦合到形成基本振荡的驱动线圈,而独立轮辐似乎是用于另一种更复杂的振荡模式的监测点。我就像可怜的大学新生一样对此一知半解,但是我能给出的最好解释是,轮幅的第二种振荡模式在金属片的最初振荡形成搜寻加速时就会受到影响。

  也许实际工作原理与上述描述有些出入(衷心希望有读者来为我指正),但这种机械结构在结合某些信号处理时实际上是一个双轴加速的向量源。如此看来,Cadence为Gyraon设计的这款定制IC同时控制了GYRC10433中的运放和ADC。Cadence的器件读取检测信号来获得加速数据,然后将它转换成模块可读的串行数字格式以进行运动控制。256B的EEPROM存储着用于模块的校准常数,可用来补偿任何制造性差异。

  无漂移操作

  最后,很聪明的一个步骤,就是通过悬挂陀螺仪的一组振荡隔离线圈为陀螺模块提供4个信号/电源连接,从而消除漂移和感应定位误差。

  虽然该产品专为使用PowerPoint的演讲人而设计,基于手势的控制概念已经扩展到了许多其他领域,包括基于PC的电视遥控器。事实上,如果能令你花约100美元去购买兼容WindowsMedia的GY3101A型通用遥控器,Gyration公司会非常高兴。这个面向消费类应用的小玩意采用了基本的Gyrotransport技术。

  值得一提的是,该产品的FreeSpace核心功能专用的原始硅片面积比1GB的NAND存储器所需面积少了近6cm2。虽然Gyration产品的存储功能是为了提升吸引力的附加功能,但存储器的实际硅片面积有很大的值得商榷的余地。

  上述拆解分析只是表明,产品的强大功能往往来自相对较小的芯片,就像陀螺模块这种情况一样,产品的主要功能来自于与硅片没太大关系的部分。

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