سنسور ژیروسکوپ یا GYRO

ژیروسکوپ ، یا ژیرو، وسیله ای برای اندازه‌گیری یا حفظ حرکت دورانی است. ژیروسکوپ های MEMS،سیستم الکترومکانیکی، حسگرهای کوچک و ارزانی هستند که سرعت زاویه ای را اندازه می‌گیرند. واحد سرعت زاویه ای اندازه‌گیری شده درجه بر ثانیه (S⁄°) یا دوران بر ثانیه (RPS) است؛ سرعت زاویه ای، اندازه‌گیری سرعت چرخش است. سنسور ژیروسکوپ سرعت زاویه ای یا شیب یا جهت گیری جانبی جسم را اندازه گیری می کند. در واقع سنسورهای ژیروسکوپ برای چندین محور نیز موجود است.ژیروسکوپ ها پیشرفته تر از شتاب سنج ها هستند و می توانند شیب و جهت گیری جسم را اندازه بگیرند در حالی که شتاب سنج فقط می تواند حرکت خطی را اندازه گیری کند. سنسورهای ژیروسکوپ را سنسور Angular Rate Sensor یا Angular Velocity نیز می نامند. این حسگر ها در پروژه هایی استفاده می شوند که جهت گیری جسم توسط انسان دشوار است.حسگرهای ژیروسکوپ علاوه بر حس سرعت زاویه ای ، می توانند حرکت جسم را نیز اندازه گیری کنند. برای سنجش حرکات به صورت دقیق، اغلب سنسور های ژیروسکوپ با شتاب سنج ها ترکیب میشوند.

بسته به جهت سه نوع اندازه گیری سرعت زاویه ای وجود دارد :

Yaw : چرخش افقی روی یک سطح صاف وقتی جسم از بالا دیده می شود.

Pitch : چرخش عمودی همانطور که جسم از جلو دیده می شود.

Roll :  چرخش افقی وقتی جسم از جلو دیده می شود.

عملکرد سنسور GYRO : 

هنگامی که نیروی چرخشی خارجی به سنسور وارد می شود ، ارتعاشات عمودی بر روی بازوهای Drive ایجاد می شود. این امر منجر به لرزش بازوهای Drive در جهت بالا و پایین می شود که در نتیجه آن یک نیروی چرخشی بر روی قسمت ثابت در مرکز اثر می گذارد.چرخش قسمت ثابت منجر به ارتعاشات عمودی بازوهای حسگر می شود. این ارتعاشات ایجاد شده در بازوی حسگر به عنوان تغییر در بار الکتریکی اندازه گیری می شود. این تغییر برای اندازه گیری نیروی چرخشی خارجی اعمال شده به سنسور به عنوان چرخش زاویه ای استفاده می شود.

کاربرد سنسور GYRO :

سنسورهای ژیروسکوپ برای کابرد های زیادی استفاده می شود. ژیروسکوپ لیزر حلقه ای در شاتل های Aircraft و Source استفاده می شود و ژیروسکوپ فیبر نوری در اتومبیل های مسابقه ای و قایق های موتوری استفاده می شود. سنسور های ژیروسکوپ ارتعاشی در سیستم های ناوبری اتومبیل ، سیستم های کنترل پایداری الکترونیکی وسایل نقلیه ، حسگر حرکت برای بازی های موبایل ، سیستم های تشخیص لرزش دوربین در دوربین های دیجیتال ، هلیکوپترهای رادیو کنترل ، سیستم های رباتیک و … استفاده می شوند ؛ همجنین ناوبری لیزری در جارو های رباتیک هوشمند هم از دیگر کاربر های آن است.  با درک رفتار و ویژگی های سنسور ژیروسکوپ، توسعه دهندگان در حال طراحی بسیاری از محصولات کارآمد و کم هزینه مانند کنترل جهت صندلی چرخدار ، سیستمی برای کنترل دستگاه های خارجی با استفاده از دستورات اشاره و … هستند. 

خطای سنسور GYRO :

مانند هر حسگر دیگری، مقادیری که اندازه می­گیرید حاوی مقداری خطا خواهند بود. شما می­توانید خطای ژیروسکوپ را هنگامی که ساکن است با اندازه­گیری خروجی­اش ببینید. با وجود اینکه تصور می­کنید که در حالت سکون 0 درجه را ببینید، اما همیشه مقدار کوچکِ غیرصفری را به عنوان خطا خواهید دید. این خطاها گاهی­ اوقات خطای انحرافی یا خطای بی‌ثباتی نامیده می‌­شوند. دمای حسگر تاثیر بسزایی بر میزان خطای آن دارد. برای کم کردن منشا این خطا، اکثر ژیروسکوپ‌ها یک حسگر دمای داخلی دارند. بنابراین شما می­توانید دمای حسگر را خوانده و تغییرات وابسته به دما را اصلاح کنید. به منظور اصلاح این خطاها ژیروسکوپ باید کالیبره شود. این کار معمولا با ساکن نگه داشتن ژیروسکوپ و صفر کردن همه­‌ی مقادیر خوانده‌ ­شده در کد برنامه‌­تان صورت می‌­گیرد.