Was ist ein MEMS-Gyroskop?
Ein mikroelektromechanisches System oder MEMS-Gyroskop ist eine integrierte Schaltung zur Trägheitserfassung, die den Winkel und die Drehrate in einem Objekt oder System misst. Diese Technologie ist für gezielte Anwendungen programmierbar und basiert auf dreidimensionalen Erfassungsachsen: X (Neigung), Y (Rollen) und Z (Gieren). Die Geräte können komplexe Bewegungen präzise verfolgen, ohne von Faktoren wie Gravitation oder Magnetfeldern beeinflusst zu werden. Diese Technologie, die einst Transportmittel und Fahrzeuge beschäftigte, taucht nun in einer Vielzahl von Verbrauchertechnologien auf.
Mikroelektromechanische Systeme sind Technologien, die auf mikrohergestellten integrierten Schaltkreisen beruhen. Diese Geräte nutzen aktive Wahrnehmungs- und Steuerfunktionen für zwei Zwecke: als Mikrosensoren und Aktoren. Ein MEMS-Gyroskop ist empfindlich genug, um auch geringe Rotationsgrade zu erfassen, und eliminiert die von Beschleunigungsmessern gemessenen linearen Bewegungsfaktoren. Dies dient dazu, die Technologie auf eine absolute Position im physischen Raum auszurichten.
Trägheitserfassung bezieht sich auf Messungen vieler Arten von Bewegungen, einschließlich Beschleunigung, Stoß und Neigung. Zahlreiche Geräte wurden entwickelt, um diese Probleme auf ihre eigene Art und Weise anzugehen. Oft werden sie gebündelt, um die Erfassung und Verarbeitung mit sensibler Effizienz zu ermöglichen. Sie bevölkern branchenübergreifend Anwendungen mit hoher und niedriger Schwerkraft.
Es gibt verschiedene Arten von MEMS-Gyroskopen. Dazu gehören die Stimmgabel, der Vibrationsring, die piezoelektrische Platte und die Weinglasgyroskope. Das Stimmgabelmodell beruht auf einer resonanten Verschiebung von einer Schwingungsebene, die ein der Orientierung entsprechendes Signal sendet. Vibrationsringtypen verwenden die Drehung eines Rads, um Signale an einen Wandler zu senden.
Das piezoelektrische Modell misst die Reaktionen zwischen Vibration und Coriolis-Kraft. Dies ist das Verhältnis der Trägheit zur Erdrotation. Ein Weinglasresonator misst die Resonanz von Punkten auf einer Halbkugel, um die Drehung zu erfassen. Die Funktionalität von MEMS-Gyroskopkomponenten dient zahlreichen Technologien und Branchen.
Diese Geräte werden häufig mit integrierten Schaltkreisen und Beschleunigungsmessern gebündelt und bieten digitale und analoge Ausgänge. Anwendungen können von militärischen Großprojekten bis hin zu Desktop-Appliances reichen. Diese Gyros sind in geführter Munition und zur Orientierung von Schiffen und Satelliten zu finden. In Konsumgütern werden sie für Fernbedienungen, Spielzeug, persönliche Navigation und Bildstabilisierung in Digitalkameras verwendet. Sie werden auch in medizinischen Umgebungen eingesetzt.
Neben dem MEMS-Gyroskop können MEMS-Geräte Beschleunigungsmesser, Aktuatoren und Kompasse enthalten. Andere Gyroskoptypen bestehen aus der Drehvariante, die häufig auf Kardanrahmen montiert ist, und optischen Typen, die die Wechselwirkungen von Laserwellenlängen lesen. Diese Geräte, die alles ausbalancieren, von persönlichen Transportgeräten über Modellhubschrauber bis hin zu Videospielen, funktionieren nach dem ähnlichen grundlegenden Prinzip, dass vibrierende Objekte trotz der Bewegung eines Trägers ihre Schwingungsebene beibehalten.