發布日期：2022-05-11 點擊率：45
陀螺儀傳感器可以全方位的感受空間上位移的變化維較少,最早應用于航空、航天和航海等領域。隨著陀螺儀傳感器成本的下降，現在很多智能手機都集成有陀螺儀傳感器，那么陀螺儀傳感器在手機里有什么作用呢?下面中國傳感器交易網的小編為大家詳細的介紹一下。
手機中的陀螺儀傳感器首先就是用來導航。陀螺儀如果配合手機里的GPS，那么它的導航能力將得到極大的提高。實際上，目前很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機上安裝了相應的軟件，其導航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機上用的導航儀。
其次陀螺儀傳感器還可以和手機里的攝像頭配合使用，這樣就會防止手抖動時拍照效果變差。
再次就是增強手機的游戲體現飛行游戲，體育類游戲，甚至包括一些第一視角類射擊游戲，陀螺儀傳感器可以完整監測游戲者手的位移，從而實現各種游戲操作效果。陀螺儀傳感器還可用作輸入設備，這就相當于一個立體的鼠標，增強游戲體驗。
以上就是小編為大家提供的陀螺儀傳感器在手機上的四大作用，用戶可以通過以上內容作為參考，最后也是陀螺儀傳感器未來最有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現很多增強現實的功能，大意是可以通過手機或者電腦的處理能力，讓人們對現實中的一些物體有更深入的了解。
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陀螺儀傳感器
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陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位的控制系統，它原本是運用到直升機模型上，現已被廣泛運用于手機等移動便攜設備。
中文名
陀螺儀傳感器
外文名
Gyroscope Sensor
概 述
空間移動和手勢的定位
原 理
旋轉軸所指方向不受外力影響
基本部件
陀螺轉子內外框架附件
電子類別分類
二、三自由度陀螺儀之分
作 用
確定運動物體的方向
物理原理分類
慣性導航儀器
目錄
1
概述
2
原理
3
基本部件
4
傳感器分類
5
發展方向
6
特性
7
應用
陀螺儀傳感器概述
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語音
對于不熟悉這類產品的人來說，陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統。在假想的平面上揮動鼠標，屏幕上的光標就會跟著移動，并可以繞著鏈接畫圈和點擊按鍵。當你正在演講或離開桌子時，這些操作都能夠很方便地實現。 陀螺儀傳感器原本是運用到直升機模型上的，已經被廣泛運用于手機這類移動便攜設備上（IPHONE的三軸陀螺儀技術）。
陀螺儀傳感器原理
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語音
陀螺儀的原理就是，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據這個道理，用它來保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數據信號傳給控制系統。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量。現代陀螺儀可以精確地確定運動物體的方位的儀器，它在現代航空，航海，航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器。傳統的慣性陀螺儀主要部分有機械式的陀螺儀，而機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高。70年代提出了現代光纖陀螺儀的基本設想，到八十年代以后，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。光纖陀螺儀具有結構緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀，成為現代導航儀器中的關鍵部件。光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外。
陀螺儀傳感器基本部件
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從力學的觀點近似的分析陀螺的運動時，可以把它看成是一個剛體，剛體上有一個方向支點，而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉動，所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉動運動。更確切地說，一個繞對稱軸高速旋轉的飛輪轉子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上，使陀螺的自轉軸有角轉動的自由度，這種裝置的總體叫做陀螺儀。陀螺儀的基本部件有：（1）陀螺轉子（常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉，并見其轉速近似為常值）；（2）內、外框架（或稱內、外環，它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構）；（3）附件（是指力矩馬達、信號傳感器等）。
陀螺儀傳感器傳感器分類
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語音
根據框架的數目和支承的形式以及附件的性質決定陀螺儀的類型有：（一）、二自由度陀螺儀(只有一個框架，使轉子自轉軸具有一個轉動自由度)。根據二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質，可以把這種陀螺儀分成三種類型：1、積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩)；2、速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩)；3、無約束陀螺(它僅有慣性反作用力矩)；除了機、電框架式陀螺儀以外，還出現了某些新型陀螺儀，如靜電式自由轉子陀螺儀，撓性陀螺儀，激光陀螺儀等。（二）、三自由度陀螺儀(具有內、外兩個框架，使轉子自轉軸具有兩個轉動自由度。在沒有任何力矩裝置時，它就是一個自由陀螺儀)。
陀螺儀傳感器發展方向
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現代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器，它是現代航空，航海，航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器，它的發展對一個國家的工業，國防和其它高科技的發展具有十分重要的戰略意義。傳統的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高，結構復雜，它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀七十年代以來，現代陀螺儀的發展已經進入了一個全新的階段。1976年科學家提出了現代光纖陀螺儀的基本設想，到八十年代以后，現代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展，與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。由于光纖陀螺儀具有結構緊湊，靈敏度高，工作可靠等等優點。和光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外，還有現代集成式的振動陀螺儀，集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度，體積更小，也是現代陀螺儀的一個重要的發展方向。
陀螺儀傳感器特性
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首先陀螺儀傳感器最主要的特性是它的穩定性和進動性。我們可以從兒童玩的地陀螺中發現高速旋轉的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直，這就反映出陀螺運動時候的穩定性。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支，它以物體的慣性為基礎，研究旋轉物體的動力學特性。可以說陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統。
陀螺儀傳感器應用
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語音
1、國防工業陀螺儀傳感器原本是運用到直升機模型上的，而它已經被廣泛運用于手機這類移動便攜設備上，不僅僅如此現代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器，所以陀螺儀傳感器是現代航空，航海，航天和國防工業應用中的必不可少的控制裝置。陀螺儀傳感器是法國的物理學家萊昂·傅科在研究地球自轉時命名的，到如今一直是航空和航海上航行姿態及速率等最方便實用的參考儀表。
[1]
2、開門報警器陀螺儀傳感器新的應用：測量開門的角度，當門被打開一個角度后，發出報警聲，或者結合GPRS模塊發送短信以提醒門被打開了。另外，陀螺儀傳感器集成了加速度傳感器的功能，當門被打開的瞬間，將產生一定的加速度值，陀螺儀傳感器將會測量到這個加速度值，達到預設的門檻值后，將發出報警聲，或者結合GPRS模塊發送短信以提醒門被打開了。報警器內還可以集成雷達感應測量功能，只要有人進入房間內移動時就會被雷達測量到。雙重保險提醒防盜，可靠性高，誤報率低，非常適合重要場合的防盜報警。
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參考資料
1.
陀螺儀傳感器應用于國防工業
．中國移動物聯網[引用日期2013-01-04]
描述
陀螺儀因其獨特的性質，被廣泛應用在導航系統（航空航海）、運動分析與控制、平臺的穩定性檢測與控制、滾動檢測、轉速控制、高要求的慣性測量單元、機器人控制系統等方面，而在電子領域則可以用于光學防抖、游戲控制、3D鼠標當中。
而陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統，它原本是運用到直升機模型上，現已被廣泛運用于手機等移動便攜設備。
陀螺儀傳感器原理
陀螺儀傳感器的原理就是，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據這個道理，用它來保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數據信號傳給控制系統。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量。現代陀螺儀可以精確地確定運動物體的方位的儀器，它在現代航空，航海，航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器。傳統的慣性陀螺儀主要部分有機械式的陀螺儀，而機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高。70年代提出了現代光纖陀螺儀的基本設想，到八十年代以后，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。光纖陀螺儀具有結構緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀，成為現代導航儀器中的關鍵部件。光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外。
陀螺儀傳感器在手機中的作用
核心提示：陀螺儀傳感器可以全方位的感受空間上位移的變化維較少，最早應用于航空、航天和航海等領域。隨著陀螺儀傳感器成本的下降，現在很多智能手機都集成有陀螺
陀螺儀傳感器可以全方位的感受空間上位移的變化維較少，最早應用于航空、航天和航海等領域。隨著陀螺儀傳感器成本的下降，現在很多智能手機都集成有陀螺儀傳感器，那么陀螺儀傳感器在手機里有什么作用呢？下面中國傳感器交易網的小編為大家詳細的介紹一下。
手機中的陀螺儀傳感器首先就是用來導航。陀螺儀如果配合手機里的GPS，那么它的導航能力將得到極大的提高。實際上，目前很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機上安裝了相應的軟件，其導航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機上用的導航儀。
其次陀螺儀傳感器還可以和手機里的攝像頭配合使用，這樣就會防止手抖動時拍照效果變差。
再次就是增強手機的游戲體現飛行游戲，體育類游戲，甚至包括一些第一視角類射擊游戲，陀螺儀傳感器可以完整監測游戲者手的位移，從而實現各種游戲操作效果。陀螺儀傳感器還可用作輸入設備，這就相當于一個立體的鼠標，增強游戲體驗。
以上就是小編為大家提供的陀螺儀傳感器在手機上的四大作用，用戶可以通過以上內容作為參考，最后也是陀螺儀傳感器未來最有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現很多增強現實的功能，大意是可以通過手機或者電腦的處理能力，讓人們對現實中的一些物體有更深入的了解。
陀螺儀傳感器的技術應用
對于不熟悉這類產品的人來說，陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統。在假象的平面上揮動鼠標，屏幕上的光標就會跟著移動，并可以繞著鏈接畫圈和點擊按鍵。當你正在演講或離開桌子時，這些操作都能夠很方便地實現。
我不得不承認在一開始時遇到了一點小麻煩：因為我不能對兩個按鍵同時操作，都準備要打支持服務電話了。不過隨后我發現在為鼠標供電的AAA電池上的一張薄包裝紙上清晰地印有使用說明。這有可能是設計疏漏或用戶疏忽的緣故，不過解決了這個小問題后，剩下的操作就簡單了。
1GB閃存驅動器
PC側的小型USB收發器通過一條2.4GHz鏈路與鼠標進行通信，同時內置了1GB的NAND存儲器。在待分析的部件中有一個Micron科技制造的MT29F8G08FABA1GBNAND封裝，它在一個TSOP封裝內堆疊了4個256MB的SLCNAND芯片，這對這個已經非常方便的小鼠標來說起到了錦上添花的作用。為了使存儲器可以充當閃存驅動器使用，由Cypress的CY7CUSB控制器來處理USB和存儲器接口。
連接控制器和存儲器的是Cypress的CYWUSB6953MCU，是它創建了與空中鼠標通信所需的一半2.4GHz無線鏈路。
該鼠標由TI的混合信號MCUMSP430F1232控制，它內置了8KB和256KB的閃存以及256B的RAM。
在TI的DC/DC升壓轉換器旁，還有一個Cypress的CYWUSB.4GHz直接序列擴頻（DSSS）無線SoC，它創建了另一半2.4GHz無線鏈路。
雖然Cypress的無線USB器件在芯片領域中總是能給人以深刻印象，但鼠標中還有另一個同樣吸引人的器件，那就是Gyration公司生產的MG1104陀螺儀模塊。
MG1104與我期望在今天的硅MEMS加速計時代看到的傳感器有很大的差別，它的個頭特別大。其尺寸接近大塊糖果的模塊（邊長約14mm），內有許多半導體材料，但只是對陀螺儀傳感器本身起輔助作用。陀螺儀的運作基于科里奧利效應（Corioliseffect）的一些物理學基本原理。
我很不愿意使用“基本原理”這個詞，因為我很難理解陀螺儀的物理結構是如何應用這個原理的。關鍵點似乎是科里奧利效應能夠從旋轉速度和陀螺盤移動時的振蕩中得出水平和垂直速度。
該傳感器是一個經過蝕刻的金屬片，它由受驅動的中心點形成一個針對手指的復雜網絡。初看起來，它極像與45rpm黑膠唱片一起使用的舊固套，能夠在標準的LP軸上旋轉（我知道我有點過時了）。這個金屬片被耦合到形成基本振蕩的驅動線圈，而獨立輪輻似乎是用于另一種更復雜的振蕩模式的監測點。我就像可憐的大學新生一樣對此一知半解，但是我能給出的最好解釋是，輪幅的第二種振蕩模式在金屬片的最初振蕩形成搜尋加速時就會受到影響。
也許實際工作原理與上述描述有些出入（衷心希望有讀者來為我指正），但這種機械結構在結合某些信號處理時實際上是一個雙軸加速的向量源。如此看來，Cadence為Gyration設計的這款定制IC同時控制了GYRC中的運放和ADC。Cadence的器件讀取檢測信號來獲得加速數據，然后將它轉換成模塊可讀的串行數字格式以進行運動控制。256B的EEPROM存儲著用于模塊的校準常數，可用來補償任何制造性差異。
無漂移操作
最后，很聰明的一個步驟，就是通過懸掛陀螺儀的一組振蕩隔離線圈為陀螺模塊提供4個信號/電源連接，從而消除漂移和感應定位誤差。
雖然該產品專為使用PowerPoint的演講人而設計，基于手勢的控制概念已經擴展到了許多其他領域，包括基于PC的電視遙控器。事實上，如果能令你花約100美元去購買兼容WindowsMedia的GY3101A型通用遙控器，Gyration公司會非常高興。這個面向消費類應用的小玩意采用了基本的Gyrotransport技術。
值得一提的是，該產品的FreeSpace核心功能專用的原始硅片面積比1GB的NAND存儲器所需面積少了近6cm2。雖然Gyration產品的存儲功能是為了提升吸引力的附加功能，但存儲器的實際硅片面積有很大的值得商榷的余地。
上述拆解分析只是表明，產品的強大功能往往來自相對較小的芯片，就像陀螺模塊這種情況一樣，產品的主要功能來自于與硅片沒太大關系的部分。
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原標題：陀螺儀傳感器工作原理深度解析
前言：
看過盜夢空間的同志們一定對電影中的跟上圖的小物件很熟悉——陀螺儀，那么它的工作原理是什么呢?在手機等移動設備中是怎么應用的呢?現如今的技術又是怎么樣的呢?本文將帶你深入了解!
一、陀螺儀的歷史
最早的陀螺儀
陀螺儀最早是法國科學家在1850年在研究地球自轉中獲得靈感而發明的，如上圖所示，將一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上，靠陀螺的方向來計算角速度，其簡易圖如下所示。
中間金色的轉子即為陀螺，它因為慣性作用是不會受到影響的，周邊的三個“鋼圈”則會因為設備的改變姿態而跟著改變，通過這樣來檢測設備當前的狀態，而這三個“鋼圈”所在的軸，也就是三軸陀螺儀里面的“三軸”，即X軸、y軸、Z軸，三個軸圍成的立體空間聯合檢測手機的各種動作，陀螺儀的最主要的作用在于可以測量角速度。
陀螺儀發明之后，首先應用在飛機上，后來有被德國用在導彈中，德國人設計出慣性指導系統，慣性制導系統可以采用陀螺儀確定方向和角速度，用加速度計測試加速度，就可以計算出導彈的路線，從而進行飛行姿態的控制。
傳統的慣性陀螺儀主要是機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結構等要求很高，結構復雜，它的精度受到了很多方面的制約。隨著技術的逐漸發展，漸漸的發展處了光纖、激光陀螺儀等等各種較為先進的陀螺儀，目前手機中使用的為MEMS原理的陀螺儀，即硅微機電陀螺儀。(MEMS：是指集中機械元素、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。
二、MEMS陀螺儀的工作原理
MEMS陀螺儀采用的是依賴于相互正交的震動和轉動引起的交變科里奧利力。
MEMS陀螺儀利用coriolis，將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比直流電壓信號，其核心部件通過摻雜技術、光刻技術、腐蝕技術、LIGA技術、封裝技術等批量生產的。
陀螺儀的內部原理是這樣的：對固定指施加電壓，并交替改變電壓，讓一個質量塊做振蕩式來回運動，當旋轉時，會產生科里奧利加速度，此時就可以對其進行測量;這有點類似于加速度計，解碼方法大致相同，都會用到放大器。
角速率由科氏加速度測量結果決定
科氏加速度=2 × (w × 質量塊速度)
w是施加的角速率(w=2 πf)
通過14 kHz共振結構施加的速度(周期性運動)快速耦合到加速度計框架
科氏加速度與諧振器具有相同的頻率和相位，因此可以抵消低速外部振動
該機械系統的結構與加速度計相似(微加工多晶硅)
信號調理(電壓轉換偏移)采用與加速度計類似的技術
施加變化的電壓來回移動器件，此時器件只有水平運動沒有垂直運動。如果施加旋轉，可以看到器件會上下移動，外部指將感知該運動，從而就能拾取到與旋轉相關的信號。
上面的動畫，只是抽象展示了陀螺儀的工作原理，而真實的陀螺儀內部構造是下面這個樣子，別不小心誤會了哦~
三、陀螺儀的應用
“陀螺儀”是加速度傳感器的升級版，加速度傳感器能檢測和感應某一軸向的線性動作，而陀螺儀能檢測和感應3D空間的線性和動作，從而能夠辨認方向、確認姿態、計算角速度。
自喬布斯發布第一款帶陀螺儀的手機時，讓手機玩極品飛車類的游戲就成為了可能。
首先就是能夠對駕駛類游戲做出更真實的模擬。通過陀螺儀，能夠對手機的偏轉角度、速度、時間等進行測量，從而實現對游戲視野的變化和車輛方向速度的改變，讓游戲的體驗有了質的提升!
其次是能夠幫助攝像頭進行防抖(OIS)，通俗來說就是當你按下快門的那一刻，陀螺儀檢測手機抖動的角度，然后根據角度來算出鏡頭模組需要補償的距離，讓鏡頭通過反向運動來抵消手機的抖動，從而實現鏡頭在拍攝的那一刻的絕對靜止，提高成片率。
再次就是輔助GPS導航，在某些gps信號弱或者無信號的地方，比如隧道等，手機就可以根據之前定位的地點和陀螺儀檢測的運動速度和時間和方向，推算出當前的位置，來達到暫時定位的目的。
在手機的具體應用中，通常會采用A+G方案，即將加速度傳感器和陀螺儀做在一起，從而節省一路I2C。
文章來源：IOT開發社區 手機技術資訊
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