Cảm biến con quay hồi chuyển (Gyroscope)

Cảm biến con quay hồi chuyển (Gyroscope)

Cảm biến con quay hồi chuyển (Gyroscope)

Nhóm 2

Gyroscope là gì

Gyroscope là một thiết bị dùng để đo hoặc duy trì sự định hướng

• Giải trí / tiêu dùng:Cảm biến hiện thực ảo (

http://archives.sensorsmag.com/articles/0802/14/main.shtml ), pointing device

• Tự động hoá trong công nghiệp: Điều khiển chuyển động, robotics

Nguyên lý hoạt động

• Khi đĩa xoay với vận tốc rất cao, sự chuyển hướng theo moment ngoại lực được giảm thiểu (do hầu hết đã bị chuyển sang phương vuông góc) giúp gyroscope hầu như duy trì được độ nghiêng của nó

• Hiện tượng mà sự quay theo trục này được chuyển thành sự quay theo trục kia đã được dùng để giám sát độ nghiêng (trong máy bay)

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến Gyroscope

• Cũng như gyroscope, cảm biến gyroscope cũng lợi dụng hiện tượng một vật đang xoay tròn biến chuyển động theo một phương thành chuyển động theo phương khác vuông góc

• Các loại cảm biến Gyroscope:

– Spinning Mass Gyro (loại Gyroscope nói ở trên)

– Vibrating Gyroscope (MEMS Gyroscope)

– Optical Gyroscope

Vibrating Gyroscope

• Cảm biến MEMS gyroscope: đo vận tốc xoay của vật, với chuyển động input

và output là chuyển động tịnh tiến (thường là dao động)

• Cảm biến MEMS gyroscope dựa trên hiệu ứng Coriolis

Hiệu ứng Coriolis

Hiệu ứng Coriolis là hiệu ứng xảy ra trong các hệ qui chiếu quay so với các hệ quy chiếu quán tính Nó được thể hiện qua hiện tượng lệch quĩ đạo của những vật chuyển động trong hệ qui chiếu này

Hiệu ứng Coriolis

• Sự lệch quĩ đạo do một loại lực quán tính gây ra, gọi là lực Coriolis Lực Coriolis được xác định bằng công thức sau:

Vận tốc của vậtVận tốc xoay

Cấu tạo chung

Các cảm biến gyroscope sử dụng một khối

proof mass dao động theo một phương được

gọi là phương sơ cấp

Khối này đồng thời

bị quay quanh một trục,

làm xuất hiện lực Coriolis

khiến nó có thêm dao động theo phương khác, gọi là phương thứ cấp

Vibrating Gyroscope

• Trên phương chuyển động thứ cấp này có gắn bản cực tụ điện để nhận biết

sự thay đổi điện dung gây bởi chuyển động này, và từ đó là vận tốc xoay

Vibrating Gyroscope

• Đo chuyển động thứ cấp:

MEMS Vibrating Gyroscope

Vibrating Ring Gyroscope

Vibrating Bar Gyroscope

Laser gyroscope

• Laser gyroscope sử dụng sự giao thoa ánh sáng laser bên trong một vành quang học để nhận biết thay đổi về phương hướng và sự xoay, ứng dụng hiệu ứng Sagnac

• Hệ thống gồm 2 tia laser được phát từ cùng một nguồn, đi ngược chiều nhau theo một đường ống dẫn khép kín (nhờ các gương hay sợi quang), trên một nền xoay Trên đường trở về nguồn phát, chúng được cho thoát ra khỏi thiết

bị theo cách sao cho có thể tạo ra giao thoa

Laser gyroscope

• Khi nền xoay, vị trí nguồn phát cũng như vị trí đích đến thay đổi trong suốt thời gian truyền của laser, do đó, một tia sẽ có hành trình ngắn đi còn tia kia phải đi dài hơn, kết quả là hệ giao thoa bị dịch chuyển → từ độ dịch chuyển của hệ giao thoa có thể suy được vận tốc xoay của nền.

Laser gyroscope

Thank you for your attention!