陀螺儀及加速度傳感器介紹

陀螺儀與加速度傳感器1陀螺儀重力加速度計(jì)一、陀螺儀1.英文名稱：gyroscope2機(jī)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(cè)量物體的角速度陀螺是圍繞著某個(gè)固定的支點(diǎn)而快速轉(zhuǎn)動(dòng)起來的剛體，它的質(zhì)量是均勻分布的，形狀是以軸為對(duì)稱的，自轉(zhuǎn)軸就是它的對(duì)稱軸。在一定力矩的作用下，陀螺會(huì)一直在自轉(zhuǎn)，而且還會(huì)圍繞著一個(gè)不變的軸一直在旋轉(zhuǎn)，稱作陀螺的旋進(jìn)或者是回轉(zhuǎn)效應(yīng)。例如很多孩子小時(shí)候玩的陀螺。3陀螺儀是測(cè)量運(yùn)動(dòng)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(cè)量360度范圍內(nèi)的角度變化，可以測(cè)量得到物體的角速度，通過信號(hào)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(shí)，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí)，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(gè)固定的方向;同時(shí)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(dòng)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(jìn)動(dòng)性當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。進(jìn)動(dòng)角速度的方向取決于動(dòng)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(jī)電系統(tǒng)陀螺儀兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板。徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體作徑向運(yùn)動(dòng)橫向的電容板測(cè)量由于橫向科里奧利運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的自動(dòng)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(jī)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(dòng)控制系統(tǒng)中信號(hào)傳感器。能提供準(zhǔn)確水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)平衡，自動(dòng)導(dǎo)航儀來控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行。陀螺儀器同時(shí)能提供準(zhǔn)確的方位，在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制（位置信號(hào)）和軌道控制（方向信號(hào)）。106、陀螺儀舉例（1）用于手機(jī)上——關(guān)于平衡類的游戲陀螺儀檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的角速度，通過測(cè)定翻轉(zhuǎn)手機(jī)的速度來控制小球移動(dòng)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(gè)和角速度成正比的模擬電壓信號(hào)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(gè)傳感器測(cè)量一個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體平衡的控制，如航模直升機(jī)上采用的便是該陀螺儀傳感器，如自平衡云臺(tái)（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(cè)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(gè)常量，比如g，也可以是變量。加速度計(jì)有兩種：一種是角加速度計(jì)，用于常用于測(cè)量?jī)A角，另一種就是線加速度計(jì)，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速度。15角加速度計(jì)線加速度計(jì)2、工作原理16當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。如圖所示，為輸出模擬量加速度傳感器原理Δu=kgsinθ≈kgθ式中，g為重力加速度；θ為車模傾角；k為加速度傳感器靈敏度系數(shù)系數(shù)。當(dāng)傾角θ比較小的時(shí)候，輸出電壓的變化可以近似與傾角成正比。173、加速度計(jì)的應(yīng)用（1）游戲控制加速度傳感器可以檢測(cè)上下左右的傾角的