مقایسه شتاب سنجها و جیروسکوپ ها برای عملکرد سنسور

در دنیای به سرعت در حال تکامل فناوری، نوآوری به عنوان موتور پیشرفت عمل می کند، در حالی که فناوری حسگر دقیق، سنگ بنای عملکرد استثنایی را تشکیل می دهد. تصور کنید روی یک پروژه پهپاد پیشرفته کار می کنید و با یک تصمیم حیاتی روبرو هستید: آیا باید یک شتاب سنج 3 محوره مقرون به صرفه را انتخاب کنید یا یک ژیروسکوپ 6 محوره پیچیده تر؟ این انتخاب به ظاهر ساده در واقع شامل بررسی دقیق عملکرد محصول، سناریوهای کاربردی، کنترل هزینه و پتانسیل توسعه آینده است.

هنگام بررسی اصول اولیه حرکت، شتاب سنج 3 محوره یک ابزار ارزشمند است. این دستگاه الکترونیکی شتاب خطی را در امتداد سه محور متعامد (معمولاً X، Y و Z) اندازه گیری می کند و به طور موثر شتاب یا کاهش سرعت را در فضای سه بعدی تشخیص می دهد.

شتاب سنج ها بر اساس قانون دوم حرکت نیوتن عمل می کنند که رابطه بین نیرو و شتاب را توصیف می کند. با اندازه گیری جابجایی یک جرم اثبات شده تحت شتاب، این دستگاه ها حرکت نامرئی را به داده های قابل اندازه گیری تبدیل می کنند. کاربردهای رایج شامل شمارنده گام، ناوبری ربات و تشخیص جهت گیری گوشی های هوشمند است.

شتاب سنج های 3 محوره مدرن دارای دقت بالا، مصرف انرژی کم و اندازه جمع و جور هستند که آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. بسیاری از آنها از فناوری MEMS (سیستم های میکرو-الکترو-مکانیکی) استفاده می کنند و حسگرهای میکروسکوپی را روی تراشه ها ادغام می کنند تا عملکرد را بهبود بخشند و هزینه ها را کاهش دهند.

برای کاربردهایی که به اطلاعات حرکتی کامل تری نیاز دارند، ژیروسکوپ 6 محوره یک راه حل ایده آل ارائه می دهد. این سنسور یک شتاب سنج 3 محوره را با یک ژیروسکوپ 3 محوره ترکیب می کند و شش درجه آزادی را در ردیابی حرکت فراهم می کند.

ژیروسکوپ ها سرعت زاویه ای (نرخ چرخش) را با استفاده از اثر کوریولیس یا ساختارهای ارتعاشی میکرو مکانیکی اندازه گیری می کنند. طراحی یکپارچه امکان تشخیص تغییرات جهت گیری از جمله گام، رول و انحراف را فراهم می کند - که برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق نگرش دارند ضروری است.

ژیروسکوپ های 6 محوره پیشرفته فناوری جبران دما را برای حفظ دقت در شرایط محیطی مختلف ادغام می کنند. این سنسورها در ناوبری هواپیما، تثبیت کننده دوربین و کنترلرهای حرکتی که در آن ردیابی جهت گیری دقیق ثابت می شود، کاربرد دارند.

تفاوت اساسی بین این سنسورها در قابلیت های اندازه گیری آنها نهفته است. در حالی که شتاب سنج ها شتاب خطی را بر حسب متر بر مجذور ثانیه (m/s²) اندازه گیری می کنند، ژیروسکوپ ها سرعت زاویه ای را بر حسب رادیان بر ثانیه (rad/s) اندازه گیری می کنند. طراحی یکپارچه ژیروسکوپ 6 محوره داده های حرکتی جامعی را ارائه می دهد که یک شتاب سنج مستقل نمی تواند با آن مطابقت داشته باشد.

تفاوت های فنی اضافی عبارتند از:

• اصول اندازه گیری (قانون دوم نیوتن در مقابل اثر کوریولیس)
• انواع خروجی داده (شتاب خطی در مقابل سرعت زاویه ای)

قابلیت های تشخیص جهت گیری

• ملاحظات کاربردی
• انتخاب بین این سنسورها در درجه اول به الزامات کاربردی بستگی دارد: ردیابی حرکت اساسی:
• برای اندازه گیری شتاب خطی ساده (به عنوان مثال، در گام شمارها)، شتاب سنج های 3 محوره کافی هستند. تعیین نگرش:

تجزیه و تحلیل حرکت پیشرفته:

1. سیستم های واقعیت مجازی و تثبیت تصویر از داده های ترکیبی شتاب و چرخش بهره مند می شوند. معیارهای انتخاب
2. هنگام انتخاب بین این فناوری ها، مهندسان باید موارد زیر را در نظر بگیرند: الزامات عملکرد:
3. تعیین کنید که آیا برنامه به شتاب خطی، سرعت زاویه ای یا هر دو نیاز دارد. مشخصات دقت:
4. برنامه های با دقت بالا ممکن است هزینه اضافی ژیروسکوپ های پیشرفته را توجیه کنند. محدودیت های قدرت:
5. دستگاه های باتری دار ممکن است شتاب سنج های کم مصرف را در اولویت قرار دهند. ابعاد فیزیکی:

دستگاه های پوشیدنی اغلب به بسته های حسگر جمع و جور نیاز دارند.