MEMS陀螺仪
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MEMS陀螺仪(Gyroscope)又名角速度计,为角惯性感测器,用于感测围绕某个轴发生的旋转,测量以度/秒为单位的角速度,不同于传统的陀螺仪用于测量角位移,角速度测量能够间接测量出角位移和速度。
陀螺仪与加速计不同的是,陀螺仪测量偏航或者斜度,与重力或线性动作无关。陀螺仪是侦测物体水平改变的状态,但无法计算物体移动的激烈程度,加速度计只能侦测物体的移动行为,但无法侦测物体角度改变的能力,如将陀螺仪和加速计结合起来,就能够感测转动与线性运动的感测器。
陀螺仪解决方案是透过一个不断旋转的陀螺,当感测器晃动时,同时改变陀螺的水平,并改变周遭的电压,而计算出物体移动的角度。
陀螺仪的MEMS内 部设计,核心元件是一个经过微加工之机械元件,利用科里奥利力(Coriolis)原理把角速率转换成特定感应结构直向位移,进而取得变化量资讯。其工作 原理是由相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力,振动物体被柔软的弹性结构悬挂在基底之上。整体动力学系统是二维弹性阻尼系统,在这个系统中振动和转 动诱导的科里奥利力把正比于角速度的能量转移到传感模式。
MEMS陀螺仪广泛用于各种消费性设备,如数位相机的影像防震、笔记型电脑的硬碟保护、3D遥控器和数位罗盘等,还用在汽车的电子稳定控制(ESC)系统中,甚至自动控制系统控制机器人手脚的行动和平衡。
任天堂在2009年新推出Wii控制器摇杆“Wii Motion Plus”,增加了MEMS陀螺仪设计,透过它侦测全方位3D角速度变化,回传游戏主机藉此判定使用者运动状态,带动2009年游戏机用陀螺仪销售额成长近3倍达9400万美元。
iPhone 4为全球第一支内建MEMS陀螺仪的手机,iSuppli指出,2010年采用陀螺仪的手机仅有5款,能针对智慧型手机供应陀螺仪的厂商包含意法半导体(STMicroelectronics)、 Invensense与Analog Devices等。
MEMS相关产品设计、开发皆掌握在欧美大厂手中,如意法半导体(ST)、Bosch、飞思卡尔与Invensense等,台湾相关供应链仅有晶圆代工厂台积电、联电与封测厂商菱生、日月光、矽品与矽格等