ژیروسکوپ (Gyroscope)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ژیروسکوپ (Gyroscope) :
ژیروسکوپ سنسوری است که سرعت زاویه ای (
\[ \omega \]یا نرخ چرخش) را اندازه گیری می کند. این سنسور قبلا در موارد ۶۱ تا ۶۳ به تفصیل توضیح داده شده است. در اینجا مرور مختصری ارائه می شود. ژیروسکوپ ها برای تعیین جهت گیری یک جسم در فضا ضروری هستند. انواع اصلی عبارتند از:
ژیروسکوپ مکانیکی (چرخ طیار): نوع کلاسیک و دقیق، اما حجیم و دارای قطعات متحرک.
ژیروسکوپ نوری (فیبر نوری - FOG و حلقه لیزری - RLG): بسیار دقیق، بدون قطعات متحرک، بر اساس اثر ساگناک. در کاربردهای نظامی و هوافضا.
ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS: رایج ترین نوع در وسایل الکترونیکی مصرفی. بر اساس اثر کوریولیس روی یک جرم نوسان کننده. کوچک، ارزان، کم مصرف، اما با دقت و پایداری کمتر نسبت به انواع نوری.
خروجی یک ژیروسکوپ MEMS معمولا آنالوگ یا دیجیتال است و نشان دهنده سرعت زاویه ای بر حسب درجه بر ثانیه (
\[ ^\circ/s \]) یا رادیان بر ثانیه (
\[ rad/s \]) می باشد. برای به دست آوردن زاویه چرخش، باید این سیگنال را نسبت به زمان انتگرال گرفت. با این حال، خطاهایی مانند رانش بایاس (bias drift) و نویز باعث می شوند که زاویه محاسبه شده در طول زمان دچار خطای فزاینده شود. به همین دلیل، داده های ژیروسکوپ معمولا با داده های شتاب سنج و مغناطیس سنج تلفیق می شوند تا یک تخمین پایدار از وضعیت (attitude) به دست آید.
کاربردها:
کنترل پایداری در خودروها (ESP).
ناوبری و کنترل وضعیت در پهپادها و ربات ها.
تشخیص حرکت و چرخش صفحه در تلفن های هوشمند.
تثبیت کننده های تصویر در دوربین ها و گیمبال ها.
واقعیت مجازی و واقعیت افزوده.
\[ \theta(t) = \int_0^t \omega(\tau) d\tau + \theta_0 \]