加速度計整合陀螺儀 整合使用提升應用價值
發布時間:2012-10-19 來源:電子元件技術網 責任編輯:Hedyxing
導讀:陀螺儀與加速計最大的不同是,陀螺儀的量測數據比較偏向斜度、偏航等動態信息,反而與重力、線(xian)性(xing)動(dong)作(zuo)感(gan)測(ce)數(shu)據(ju)無(wu)關(guan),陀(tuo)螺(luo)儀(yi)多(duo)在(zai)偵(zhen)測(ce)物(wu)體(ti)水(shui)平(ping)改(gai)變(bian)狀(zhuang)態(tai)時(shi)較(jiao)能(neng)達(da)到(dao)效(xiao)用(yong),無(wu)法(fa)如(ru)加(jia)速(su)度(du)計(ji)對(dui)於(yu)物(wu)體(ti)移(yi)動(dong)或(huo)移(yi)動(dong)動(dong)能(neng)具(ju)較(jiao)高(gao)的(de)感(gan)測(ce)能(neng)力(li)。而(er)加(jia)速(su)度(du)計(ji)與(yu)之(zhi)相(xiang)反(fan),因(yin)而(er)將(jiang)加(jia)速(su)度(du)計(ji)與(yu)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)整(zheng)合(he),應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)將(jiang)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)。
MEMS陀螺儀目前廣泛用在數字相機的電子防震設計、筆記型計算機的硬盤防摔落動態保護、3D空間鼠標、數字電子羅盤、汽車的電子穩定控製(Electronic Stabilty Program;ESC/ESP)等係統設計之中,或是搭配自動控製係統、機器人控製手臂之動態平衡設計方案中。
有趣的是,目前多數以加速度計搭配陀螺儀通常經過整合設計、來建構可進行動態追蹤與捕捉3D空間的完整運動軌跡,而取得3D動態軌跡後,除可實時產生定位數據供用戶搭配係統操控的人機接口應用外,也可以提供更高精細度的動態數據,讓體感控製、動態感測的反饋操控表現更為細致,讓係統提供更具現場感受的用戶使用體驗。
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以現有的陀螺儀MEMS組件為例,MEMS陀螺儀(Gyroscope)又名角速度計,其實MEMS陀tuo螺luo儀yi的de核he心xin組zu件jian,是shi一yi組zu經jing過guo矽gui製zhi程cheng的de微wei加jia工gong機ji械xie組zu合he,在zai矽gui結jie構gou設she計ji上shang為wei參can照zhao一yi組zu如ru同tong音yin叉cha機ji製zhi的de運yun轉zhuan結jie構gou,其qi應ying用yong裝zhuang置zhi的de角jiao速su度du感gan測ce,其qi工gong作zuo原yuan理li為wei由you相xiang互hu正zheng交jiao之zhi振zhen動dong與yu轉zhuan動dong導dao致zhi的de交jiao變bian科ke裏li奧ao利li力li,至zhi於yu振zhen動dong的de物wu體ti由you柔rou軟ruan之zhi彈dan性xing結jie構gou懸xuan掛gua於yu基ji座zuo上shang,MEMS陀螺儀整體動力學係統,是由2D彈(dan)性(xing)阻(zu)尼(ni)係(xi)統(tong)整(zheng)合(he),係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)振(zhen)動(dong)和(he)轉(zhuan)動(dong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)科(ke)裏(li)奧(ao)利(li)力(li)將(jiang)角(jiao)速(su)度(du)之(zhi)能(neng)量(liang)轉(zhuan)移(yi)至(zhi)傳(chuan)感(gan)模(mo)式(shi),角(jiao)速(su)率(lv)轉(zhuan)換(huan)為(wei)特(te)定(ding)感(gan)應(ying)結(jie)構(gou)的(de)直(zhi)向(xiang)位(wei)移(yi),透(tou)過(guo)MEMS的結構進而取得變化量的感測信息。
至於陀螺儀與加速計最大的不同是,陀螺儀的量測數據比較偏向斜度、偏航等動態信息,反而與重力、xianxingdongzuoganceshujuwuguan,tuoluoyiduozaizhencewutishuipinggaibianzhuangtaishijiaonengdadaoxiaoyong,wufarujiasudujiduiyuwutiyidonghuoyidongdongnengjujiaogaodegancenengli。xiangfande,jiasudujikezaizhencewutiyidongzhuangtaijujiaogaoshiyongxiaoyi,danquewufagancewutidexiaofujiaodugaibian。yinerjiangjiasudujiyutuoluoyizhenghe,jikerangdongtaigancexitongtongshijubeizhixiangsuduyuzhuandongshujudegancexinxi,rangdongtaigancexitongdezhencefanweigengquanmian、完整。
在MEMS的節能設計方麵,在係統毋須使用動態感測應用時,MEMS可以搭配關閉部分功能達到高效節能效用。例如,在陀螺儀設計方案中,可將陀螺儀的傳遞訊號與調節電路區分為馬達驅動部份、加速傳感器感應電路兩大部份,馬達驅動部份為利用靜電驅動的原理令機械組件產生前/後(hou)振(zhen)蕩(dang),產(chan)生(sheng)感(gan)測(ce)過(guo)程(cheng)所(suo)需(xu)的(de)諧(xie)振(zhen)作(zuo)用(yong),至(zhi)於(yu)感(gan)應(ying)部(bu)份(fen)為(wei)利(li)用(yong)量(liang)測(ce)係(xi)統(tong)電(dian)容(rong)變(bian)化(hua)量(liang),來(lai)取(qu)得(de)科(ke)裏(li)奧(ao)利(li)力(li)的(de)數(shu)值(zhi)變(bian)化(hua),於(yu)對(dui)應(ying)感(gan)應(ying)質(zhi)點(dian)上(shang)所(suo)生(sheng)成(cheng)的(de)微(wei)弱(ruo)位(wei)移(yi)數(shu)據(ju),將(jiang)角(jiao)速(su)率(lv)變(bian)化(hua)量(liang),轉(zhuan)換(huan)成(cheng)對(dui)比(bi)角(jiao)速(su)度(du)變(bian)化(hua)量(liang)之(zhi)對(dui)應(ying)模(mo)擬(ni)訊(xun)號(hao)(或數字訊號)輸出。
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