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陀螺仪传感器基础知识:组件、特性和应用

文章出处:新闻动态 责任编辑:百世精工科技 发表时间:2023-05-25 11:01:22
  
  

      陀螺仪传感器是一种易于使用的控制系统,用于自由空间移动和基于手势的定位。它最初应用于直升机模型,现在已经广泛应用于手机等移动便携设备。既然陀螺仪传感器如此重要,那么今天我们就来给大家介绍一下什么是陀螺仪传感器。希望您在阅读后能够对其工作原理、特点和应用有一个大概的了解。


      陀螺仪的原理是旋转物体的旋转轴所指向的方向在不受外力影响时,其指向的方向不会改变。人们用它来根据这个原则保持方向。然后通过多种方式读取轴指示的方向,并将数据信号自动发送到控制系统。我们骑自行车的时候其实就是在用这个原理。轮子转得越快,掉下来的可能性就越小,因为车轴有一个力使它保持水平。


      现代陀螺仪是可以准确判断运动物体方位的仪器。它是一种广泛应用于现代航空、航海、航天和国防工业的惯性导航仪器。传统惯性陀螺仪的主体部分是机械陀螺仪,机械陀螺仪对工艺结构要求很高。


      从力学的角度分析陀螺仪的运动,可以把它看成一个刚体,刚体上有一个支点,陀螺仪可以绕这个支点作三个自由度的转动。因此,陀螺仪的运动属于刚体绕固定点的旋转运动。更准确地说,绕对称轴高速旋转的飞轮转子称为陀螺仪。陀螺仪安装在一个框架装置上,使陀螺仪的旋转轴具有一个角旋转自由度。这个装置的整体称为陀螺仪。

陀螺仪传感器原理图

      一、陀螺仪的基本组件是:

        •陀螺仪转子。 (常用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方式使陀螺转子绕旋转轴高速旋转。)

        •内框和外框或内圈和外圈。(正是这种结构使陀螺仪的旋转轴能够获得所需的角旋转自由度。

        •辅料。(指力矩电机、信号传感器等)


      根据框架的数量和支撑形式以及附件的性质,陀螺仪的类型有:两自由度陀螺仪。 (只有一个框架,因此转子的旋转轴有一个旋转自由度。

根据二自由度陀螺仪中使用的反应力矩的性质,这种陀螺仪可分为三种类型:

        •集成陀螺仪。(它使用的反应扭矩是阻尼扭矩。

        •速率陀螺仪。(它使用的反作用扭矩是弹性扭矩。

        •无约束陀螺仪。 (它只有惯性反力矩。)

      除了机械框架陀螺和电框架陀螺之外,还出现了一些新型陀螺仪,如静电自由转子陀螺仪、柔性陀螺仪、激光陀螺仪等。


      三自由度陀螺仪。(具有内外两个框架,使转子轴有两个转动自由度。当没有力矩装置时,它是一个自由陀螺仪。)


      二、陀螺仪传感器特征

      陀螺仪传感器的主要特点是稳定性和进动性。


      我们可以从孩子们玩的地顶上发现,高速旋转的陀螺可以保持垂直而不掉落,保持垂直于地面,这反映了陀螺移动时的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是围绕固定点运动的刚体动力学的一个分支。它基于物体的惯性,研究旋转物体的动态特性。可以说,陀螺仪传感器是一种基于自由空间运动和手势的简单易用的定位控制系统。


      三、陀螺仪传感器应用

      1、国防工业

      陀螺仪传感器最初应用于直升机型号,并已广泛应用于手机等移动便携式设备。不仅如此,现代陀螺仪是一种可以准确确定运动物体方向的仪器,因此陀螺仪传感器是现代航空、导航、航空航天和国防工业应用中必不可少的控制设备。陀螺仪传感器是法国物理学家莱昂·福柯在研究地球自转时命名的,一直是航空和航海中导航姿态和速度最方便实用的参考仪器。


      2、开门器报警器

      陀螺仪传感器的新应用:测量门打开的角度。当门以一定角度打开时,会发出警报声,或者结合GPRS模块发送短消息,提醒开门。此外,陀螺仪传感器集成了加速度传感器的功能。当门打开时,会产生一定的加速度值,陀螺仪传感器将测量加速度值。达到预设阈值后,会发出报警声;或结合GPRS模块发送短消息,提醒开门。报警器还可以集成雷达传感测量功能,只要有人进入房间并移动,就会被雷达测量。双险提醒防盗,可靠性高,误报率低, 非常适合重要场合的防盗报警器。


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