陀螺儀與加速度傳感器介紹

陀螺儀與加速度傳感器1陀螺儀重力加速度計一、陀螺儀1.英文名稱：gyroscope2機械陀螺儀-3軸電子陀螺儀2.陀螺儀的工作原理陀螺儀是由陀螺旋轉(zhuǎn)的原理制成的，用于測量物體的角速度陀螺是圍繞著某個固定的支點而快速轉(zhuǎn)動起來的剛體，它的質(zhì)量是均勻分布的，形狀是以軸為對稱的，自轉(zhuǎn)軸就是它的對稱軸。在一定力矩的作用下，陀螺會一直在自轉(zhuǎn)，而且還會圍繞著一個不變的軸一直在旋轉(zhuǎn)，稱作陀螺的旋進或者是回轉(zhuǎn)效應(yīng)。例如很多孩子小時候玩的陀螺。3陀螺儀是測量運動角速度ω的器件

通過積分角速度ω可獲得陀螺儀偏轉(zhuǎn)角度值

陀螺儀的定向性使它能測量360度范圍內(nèi)的角度變化，可以測量得到物體的角速度，通過信號積分處理，可以獲物體的姿態(tài)（傾角）信息。

目前有3軸（XYZ）,6軸（XXYYYZZZX）等43軸陀螺儀53、陀螺儀的特性（1）定軸性當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。穩(wěn)定性改變：1.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量愈大，穩(wěn)定性愈好;2.轉(zhuǎn)子角速度愈大，穩(wěn)定性愈好。6（2）進動性當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動;若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。進動角速度的方向取決于動量矩H的方向(與轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向，而且是自轉(zhuǎn)角速度矢量以最短的路徑追趕外力矩。MEMS微機電系統(tǒng)陀螺儀兩個方向的可移動電容板。徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體作徑向運動橫向的電容板測量由于橫向科里奧利運動帶來的電容變化科里奧利力(科氏加速度)正比于角速度廠家ST三軸Freescale工業(yè)用Senodia（國內(nèi)）InvenSense加速度和陀螺儀一體化Panasonic車用EPSON單軸84、陀螺儀的分類按用途傳感陀螺儀指示陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統(tǒng)中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示，作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。按發(fā)展機械式陀螺儀：陀螺方向儀陀螺羅盤電子陀螺儀：激光陀螺儀、光纖陀螺儀等5、陀螺儀的功能

陀螺儀器最早是用于航海導(dǎo)航，

陀螺儀器：指示儀表，可作為自動控制系統(tǒng)中信號傳感器。能提供準(zhǔn)確水平、位置、速度和加速度等信號，可以實現(xiàn)檢測平衡，自動導(dǎo)航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行。陀螺儀器同時能提供準(zhǔn)確的方位，在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制（位置信號）和軌道控制（方向信號）。106、陀螺儀舉例（1）用于手機上——關(guān)于平衡類的游戲陀螺儀檢測運動的角速度，通過測定翻轉(zhuǎn)手機的速度來控制小球移動速度11（2）三軸數(shù)字輸出電子陀螺儀——L3g4200d輸入電壓：2.4V~3.6V數(shù)字輸出：16位數(shù)字量通信方式：I2C（串行）/SPI（串口）

方式量程范圍：±250/500/2000dps（度每秒）/view/27ca7c35a32d7375a41780ea.htmlENC-03模擬量輸出陀螺儀輸出一個和角速度成正比的模擬電壓信號供電電壓Vdc2.7~5.25

最大角速度deg./sec.+/-300

輸出（當(dāng)角速度=0）Vdc1.35

比例系數(shù)mV/deg./sec.0.67

響應(yīng)頻率Hz50max.一個傳感器測量一個軸的旋轉(zhuǎn)；

低通濾波器擬制噪音（大約22-25kHz）13通過利用3軸陀螺儀，可以實現(xiàn)對運動物體平衡的控制，如航模直升機上采用的便是該陀螺儀傳感器，如自平衡云臺（視頻）等；二、加速度傳感器141、英文名稱：accelerationtransducer加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。加速度計有兩種：一種是角加速度計，用于常用于測量傾角，另一種就是線加速度計，用于測量運動物體的加速度。15角加速度計線加速度計2、工答作原犯理16當(dāng)傾指角傳患感器寄靜止洲時也透就是簡側(cè)面懲和垂饒直方超向沒辭有加采速度邊作用賀，那繡么作舍用在業(yè)它上芒面的贈只有借重力亞加速渡度。瀉重力盲垂直法軸與串加速桃度傳千感器潑靈敏瞧軸之況間的恒夾角碼就是貨傾斜續(xù)角了涉。如圖泥所示耀，為輸出語模擬值量加速淺度傳宋感器線原理Δu怖=k跟gs日in乞θ≈狂kg發(fā)θ式中逃，g為重移力加怨速度綢；θ為車勤模傾法角；k為加屋速度該傳感少器靈玩敏度傍系數(shù)釣系數(shù)確。當(dāng)傾詠角θ比較毒小的狡時候魚，輸母出電逆壓的妻變化蓋可以鍛近似鑰與傾萍角成造正比買。173、加叮速度慕計的羞應(yīng)用（1）游盾戲控曬制加速坑度傳喊感器腦可以挑檢測夾上下紛左右靜的傾掩角的蕩變化眨，通挑過前肉后傾減斜手阻持設(shè)肯備來柿實現(xiàn)昏對游懶戲中遙物體共的前促后左錢右的秒方向輔控制筆。（2）圖妹像自矛動翻奪轉(zhuǎn)用加