Co to jest żyroskop MEMS?

Układy mikroelektromechaniczne, czyli żyroskop MEMS, to układ scalony z inercyjnym czujnikiem, który mierzy kąt i szybkość obrotu obiektu lub układu. Programowalna do ukierunkowanych zastosowań, technologia ta opiera się na trójwymiarowych osiach wykrywania, którymi są X (skok), Y (przechylenie) i Z (odchylenie). Urządzenia mogą dokładnie śledzić złożone ruchy bez wpływu czynników takich jak grawitacja lub pola magnetyczne. Kiedyś zajmowała się transportem i pojazdami, teraz pojawia się w wielu technologiach konsumenckich.

Systemy mikroelektromechaniczne to technologie oparte na mikro-wytwarzanych układach scalonych. Urządzenia te wykorzystują aktywne funkcje percepcji i sterowania, aby służyć dwóm celom: jako mikrosensory i siłowniki. Żyroskop MEMS jest wystarczająco czuły, aby wykryć nawet niewielkie stopnie obrotu, eliminując liniowe współczynniki ruchu mierzone przez akcelerometry. Służy to zorientowaniu technologii na absolutną pozycję w przestrzeni fizycznej.

Wykrywanie bezwładnościowe odnosi się do pomiarów wielu rodzajów ruchu, w tym przyspieszenia, wstrząsu i pochylenia. Opracowano wiele urządzeń, które podchodzą do tych problemów na swój własny specjalny sposób, i często są łączone razem, aby zapewnić wykrywanie i przetwarzanie z czułą skutecznością. Wypełniają aplikacje o wysokiej i niskiej grawitacji w różnych branżach.

Istnieje kilka rodzajów żyroskopów MEMS. Należą do nich kamerton, wibrujący pierścień, płyta piezoelektryczna i żyroskopy do wina. Model kamertonu opiera się na przemieszczeniu rezonansowym z płaszczyzny oscylacji, która wysyła sygnał odpowiadający orientacji. Typy wibrujących pierścieni wykorzystują obrót koła do wysyłania sygnałów do przetwornika.

Model piezoelektryczny mierzy reakcje między wibracjami a siłą Coriolisa; jest to związek bezwładności z obrotem Ziemi. Rezonator kieliszka do wina mierzy rezonans punktów na półkuli w celu wykrycia obrotu. Funkcjonalność elementów żyroskopu MEMS służy wielu technologiom i branżom.

Często w połączeniu z układami scalonymi i akcelerometrami urządzenia te zapewniają wyjścia cyfrowe i analogowe. Aplikacje mogą obejmować zarówno projekty wojskowe na dużą skalę, jak i urządzenia stacjonarne. Te żyroskopy znajdują się w amunicji kierowanej oraz w orientowaniu statków i satelitów. W produktach konsumenckich są one używane do pilotów zdalnego sterowania, zabawek, osobistej nawigacji i stabilizacji obrazu w aparatach cyfrowych. Mają również zastosowanie w środowiskach medycznych.

Oprócz żyroskopu MEMS, urządzenia MEMS mogą obejmować akcelerometry, siłowniki i kompasy. Inne typy żyroskopów obejmują wirujące odmiany, często montowane na kardanach, oraz typy optyczne, które odczytują oddziaływania długości fali lasera. Znalezione równoważenie czegokolwiek, od osobistych środków transportu, poprzez modelowanie śmigłowców, po gry wideo, wszystkie te urządzenia działają na podobnej podstawowej zasadzie, że drgające przedmioty zachowują płaszczyznę wibracji pomimo ruchu podpory.