با سلام خدمت دوستان عزیز . ممنون میشم اگه کسی اطلاعاتی در مورد سنسور های ژیروسکپ ومکانیسم کارشون و روش استفاده ازشون داره در اختیار این حقیر قرار بده
با تشکر
با تشکر
-
-
پاسخ : سوال در مورد سنسور ژیروسکپ
سلام
ژیروسکوپ دو نوع است:
ژیروسکوپهای(gyroscope) مکانیکی: اساس کار آنها پایستگی اندازه حرکت زاویه ای است. یعنی چه؟ یعنی اینکه یک جسم چرخان علاقمند است راستای محور چرخش خود را حفظ کند. فرض کنید چرخ یک دو چرخه را باز کرده و محور آن را با دو دست گرفته اید. وقتی چرخ ثابت است به راحتی میتوانید راستای محور را تغییر دهید. اما اگر چرخ در حال چرخیدن باشد آنگاه تغییر محور آن به راحتی قبل نیست و باید نیروی بیشتری بکار ببرید. یکی از دلایلی که میتوان با دوچرخه حرکت کرد همین است. در ژیروسکوپ مکانیکی نیز از همین اصل استفاده میشود. یک روتور(وسیله زرد رنگ در شکل زیر از ویکی) در حال چرخش درون ژیروسکوپ وجود دارد و شما بدنه ژیروسکوپ را(قسمت خاکستری رنگ در شکل زیر) به هر شکل که حرکت دهید، باز هم محور روتور تغییری نمیکند. بنابراین اگر یک بار راستای محور روتور را به سمت مثلاً شمال تنظیم کنید، همیشه به سمت شمال نشانه روی میکند. بنابراین ژیروسکوپهای مکانیکی همیشه به یکسو اشاره میکنند و حرکت دادن آنها، سوی آنها را تغییر نمیدهد.
ژیروسکوپهای mems که به شکل آی سی ساخته میشوند(مانند سری ADXRS از شرکت Analog Devices)،، کاملا با نوع مکانیکی متفاوت هستند. کار آنها اندازه گیری سرعت زاویه ای است و در آنها به جای پایستگی اندازه حرکت زاویه ای، از نیروی کوریولیس(Coriolis) استفاده میشه.
نیروی کوریولیس(Coriolis) چیه؟ فرض کنید شما روی یک صفحه بزرگ قرار گرفته اید و یک توپ را به سمت مقابل شوت میکنید. اتفاقی که میافتد این است که توپ در مسیری مستقیم از شما دور میشود. حالا فرض کنید صفحه ای که شما روی آن قرار گرفته اید در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد. اکنون اگر توپ را شوت کنید دیگر در مسیر مستقیم حرکت نمیکند بلکه در یک مسیر منحنی شکل حرکت خواهد کرد(انیمیشن زیر از ویکی). و شما که روی صفحه قرار گرفته اید گمان میکنید که نیرویی عمود بر مسیر حرکت به توپ وارد میشود که آن را از مسیر صاف منحرف میکند. به این نیرو، نیروی کوریولیس گفته میشود. اگر شما میزان انحراف توپ را اندازه گیری کنید آنگاه قادر خواهید بود سرعت زاویه ای صفحه ای که روی آن قرار گرفته اید را نیز اندازه گیری کنید
اما داخل آی سی چگونه نیروی کوریولیس استفاده میشه؟ بسیار ساده! یک روبات میکرومتری درون آی سی میسازند که یک توپ میکرومتری را شوت کند و بعد سریعاً به سمت توپ دویده، انحراف آن را اندازه گیری کرده و سرعت زاویه ای را میسنجد و اینکار را مدام تکرار میکند :biggrin:
جدای از شوخی: در داخل آی سی نمیتوان یک حرکت یک طرفه مانند حرکت توپ داشت زیرا محیط کوچک است و توپ بالاخره به ته آی سی میرسد! بنابراین به جای آن از یک ساختار سیلیکونی مرتعش استفاده میشود. این ساختار مدام به عقب و جلو حرکت میکند و نقش توپ در شکل بالا را به عهده دارد. صفحه چرخان نیز نقش بدنه آی سی را دارد که اگر بچرخد، باعث اعمال نیروی کوریولیس به ساختار سیلیکونی مرتعش و انحراف آن از وضعیت اولیه اش میشود. این انحراف درون آی سی به سادگی با تکنیکهایی مانند تغییر خازن قابل اندازه گیری است. و در نهایت به ولتاژ تبدیل شده و پس از تقویت در یکی از پایه های خروجی آی سی در اختیار شما قرار میگیرد. بنابراین شما یک خروجی ولتاژ خواهید داشت که متناسب با سرعت زاویه ای است.
دیتاشیت یک مدل را ببینید تا روش استفاده را متوجه شوید
دیدگاه