การเปรียบเทียบ Accelerometers และ Gyroscopes สำหรับประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์

ในโลกของเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว นวัตกรรมเป็นเครื่องยนต์ของความก้าวหน้า ในขณะที่เทคโนโลยีการตรวจจับที่แม่นยําเป็นรากฐานของผลงานที่โดดเด่นลองจินตนาการว่ากําลังทํางานในโครงการโดรนที่ทันสมัย และต้องเผชิญกับการตัดสินใจที่สําคัญ: คุณควรเลือกเครื่องวัดความเร่ง 3 แกนที่คุ้มค่า หรือเครื่องวัดความเร่ง 6 แกนที่ซับซ้อนกว่าสถานการณ์การใช้งานการควบคุมค่าใช้จ่าย และศักยภาพการพัฒนาในอนาคต

เมื่อศึกษาพื้นฐานของการเคลื่อนไหว เครื่องวัดความเร็ว 3 แกน พิสูจน์ว่าเป็นเครื่องมือที่คุ้มค่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นี้จะวัดความเร่งเชิงเส้นอย่างแม่นยํา ตลอดสามแกนตรง (โดยปกติ X, Y, และ Z) โดยสามารถตรวจจับความเร่งหรือความช้าในพื้นที่สามมิติได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เครื่องวัดความเร็วทํางานตามกฎการเคลื่อนไหวที่สองของนิวตัน ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงและความเร่ง โดยการวัดการเคลื่อนที่ของวัสดุหลักที่กําลังเร่งอุปกรณ์เหล่านี้เปลี่ยนการเคลื่อนไหวที่มองไม่เห็นเป็นข้อมูลที่สามารถปรับขนาดได้การใช้งานทั่วไปประกอบด้วยเครื่องนับขั้นตอน การนําทางของหุ่นยนต์ และการตรวจจับทิศทางของสมาร์ทโฟน

เครื่องวัดความเร็ว 3 แกนที่ทันสมัย มีความแม่นยําสูง การใช้พลังงานที่ต่ํา และขนาดเล็ก ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานต่าง ๆหลาย คน ใช้ เทคโนโลยี MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), การบูรณาการเซ็นเซอร์ไมโครสโกปิกในชิปเพื่อการปรับปรุงผลงานและลดต้นทุน

สําหรับการใช้งานที่ต้องการข้อมูลการเคลื่อนไหวที่สมบูรณ์แบบมากขึ้น จิโรสโกป 6 แกนเป็นทางออกที่เหมาะสมให้ความอิสระ 6 องศาในการติดตามการเคลื่อนไหว.

จิโรสโกปวัดความเร็วมุม (อัตราการหมุน) โดยใช้ผล Coriolis หรือโครงสร้างการสั่นสะเทือนกลเล็กการออกแบบที่บูรณาการทําให้การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทิศทางรวมถึง pitch, รอลล์, และเย - สําคัญสําหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมความตั้งใจอย่างแม่นยํา

จิโรสโกปที่ทันสมัย 6 แกน มีเทคโนโลยีการชดเชยอุณหภูมิ เพื่อรักษาความแม่นยําในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันความมั่นคงของกล้องและเครื่องควบคุมการเคลื่อนไหว ที่การติดตามทิศทางที่แม่นยํา

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเซ็นเซอร์เหล่านี้อยู่ที่ความสามารถในการวัดจิโรสโกปวัดความเร็วมุมในราเดียนต่อวินาที (rad/s)การออกแบบแบบรวมของจิโรสโกป 6 แกน ให้ข้อมูลการเคลื่อนไหวที่ครบถ้วน ที่เครื่องวัดความเร็วลําพังไม่สามารถเทียบได้

ความแตกต่างทางเทคนิคเพิ่มเติม ได้แก่

• หลักการวัด (กฎที่สองของนิวตัน vs ผลของโคเรียลิส)
• ประเภทการออกข้อมูล (ความเร่งเส้นตรง vs ความเร็วมุม)
• ความสามารถในการตรวจจับทิศทาง

การเลือกระหว่างเซ็นเซอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับความต้องการการใช้งาน

• การติดตามการเคลื่อนไหวพื้นฐาน:สําหรับการวัดความเร่งเส้นเรียบง่าย (เช่นในเครื่องวัดขั้นตอน) เครื่องวัดความเร่ง 3 แกนเพียงพอ
• การกําหนดท่าทางการใช้งานที่ต้องการการตรวจจับทิศทาง (เช่น การทําให้เครื่องบินไร้คนขับมั่นคง) จําเป็นต้องใช้จิโรสโกป 6 แกน
• การวิเคราะห์การเคลื่อนไหวระดับสูงระบบความเป็นจริงแบบเวอร์ชูเอล และระบบสถาปนาการภาพได้ประโยชน์จากข้อมูลการเร่งและการหมุนรวมกัน

เมื่อเลือกระหว่างเทคโนโลยีเหล่านี้ วิศวกรควรพิจารณา

1. ความต้องการการทํางาน:กําหนดว่าการใช้งานต้องการความเร่งเส้น, ความเร็วมุม, หรือทั้งคู่
2. รายละเอียดความแม่นยําการใช้งานความแม่นยําสูงอาจอ้างอิงค่าใช้จ่ายเพิ่มของเครื่อง gyroscope ที่ทันสมัย
3. จํากัดพลังงาน:อุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่อาจให้ความสําคัญกับเครื่องวัดความเร็วพลังงานต่ํา
4. ขนาดทางกายภาพ:อุปกรณ์ที่สามารถสวมใส่ได้ มักต้องใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็ก
5. ปัจจัยสิ่งแวดล้อมพิจารณาช่วงอุณหภูมิการทํางาน และความต้านทานการสั่น

ไม่มีทางแก้ปัญหาใดที่ให้ความเหนือกว่าทั่วไป - การเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับความต้องการการใช้งานเฉพาะเจาะจงและข้อจํากัดการออกแบบโดยการเข้าใจลักษณะของเทคโนโลยีเหล่านี้อย่างละเอียด และการประเมินความต้องการของโครงการอย่างละเอียด, วิศวกรสามารถเลือกวิธีแก้ปัญหาเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการใช้งานเฉพาะของพวกเขา