سنسور سرعت زاویه ای (Angular Velocity Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سرعت زاویه ای (Angular Velocity Sensor) :
سنسور سرعت زاویه ای همان ژیروسکوپ است. در اینجا یک نمای کلی و جمع بندی از این سنسورها ارائه می شود. سرعت زاویه ای (
\[ \omega \]یا
\[ \Omega \]) میزان تغییر زاویه بر حسب زمان است:
\[ \omega = d\theta/dt \]. واحد آن رادیان بر ثانیه (rad/s) یا درجه بر ثانیه (deg/s) است. اندازه گیری دقیق این کمیت برای تعیین جهت گیری یک جسم در فضا حیاتی است.
اصول کار سنسورهای سرعت زاویه ای:
اثر کوریولیس (برای ژیروسکوپ های ارتعاشی MEMS): همان طور که در مورد ۶۱ توضیح داده شد، نیروی کوریولیس ناشی از چرخش، یک جرم نوسانی را منحرف می کند.
اثر ساگناک (برای ژیروسکوپ های نوری): اختلاف مسیر نوری دو پرتو نور در خلاف جهت در یک مسیر بسته در حال چرخش.
حفظ تکانه زاویه ای (برای ژیروسکوپ های مکانیکی): مقاومت یک چرخ طیار در برابر تغییر جهت محور.
پارامترهای مهم یک سنسور سرعت زاویه ای:
محدوده اندازه گیری (Range): حداکثر سرعت زاویه ای قابل اندازه گیری (مثلا ±250 deg/s برای تلفن همراه تا ±2000 deg/s برای کاربردهای با چرخش سریع).
حساسیت (Sensitivity): نسبت تغییر خروجی به تغییر سرعت زاویه ای (مثلا mV/deg/s یا LSB/deg/s).
رانش بایاس (Bias Drift): تغییر در خروجی صفر در طول زمان (عامل مهم در خطای ناوبری).
نویز چگالی (Noise Density): نویز در واحد پهنای باند (
\[ ^\circ/s/\sqrt{Hz} \]).
پهنای باند (Bandwidth): محدوده فرکانسی که سنسور می تواند سرعت زاویه ای را به درستی دنبال کند.
کاربردها:
لوازم الکترونیکی مصرفی: تشخیص حرکت در بازی ها، تثبیت تصویر دیجیتال.
خودرو: کنترل پایداری الکترونیکی (ESC)، تشخیص واژگونی (rollover detection).
رباتیک و پهپاد: کنترل تعادل و ناوبری.
ناوبری اینرسی: هواپیماها، کشتی ها، موشک ها (با استفاده از ژیروسکوپ های دقیق).
واقعیت مجازی و واقعیت افزوده: ردیابی سر حرکت.
در بسیاری از کاربردها، به ویژه ناوبری، خروجی ژیروسکوپ با شتاب سنج و مغناطیس سنج تلفیق می شود تا یک تخمین پایدار و دقیق از وضعیت (attitude) بدست آید.
