Dag mensen, Ik werk op het moment aan een project dat gebruikt maakt van gyro's om hoekverdraaiing te meten.
Er zijn verschillende soorten gyro's, het grootste verschil is tussen optische en mechanische. de iMEMS gyro's van analog devices zijn ook mechanisch (integrated Micro Electro Mechanical System)
Hier een klein stukje uit mijn verslag:
Werking optische gyro
Een optische gyro bevat een spoel van een lange (bijna 5km) optische draad. Twee licht stralen worden door de draad gestuurd in tegengestelde richtingen door een laser lichtbron. Een optisch systeem met een straal deler richt de twee stralen op een photodetector. Wanneer de verdraaiing nul is, dan is het fase verschil tussen de twee stralen 180°. Ze schakelen elkaar uit, en de “photocurrent” van de photodetector is minimaal. Als de gyro wordt gedraaid rond de as van de spoel, dan veranderd de fase verdraaiing tussen de twee stralen. Deze verandering vind plaats door het sneller draaien van de ene straal en het langzamer draaien van de andere straal. Het fase verschil vertegenwoordigd de draaisnelheid van de gyro.
Werking iMEMS gyro
De iMEMS (integrated Micro Electro-Mechanical System) gyro maakt gebruik van de Coriolis kracht. De Coriolis kracht kan als volgt worden beschreven:
Stel er staat een persoon op een draaiende schijf dicht bij het midden. De snelheid relatief aan de grond wordt vertegenwoordigd door de kleine blauwe pijl in Afb. 3. Als het persoon dan naar de buitenkant zou bewegen zou zijn snelheid vergroten zoals de kleine en grotere pijl laten zien. De toename van die snelheid door de beweging vanuit het midden van de schijf heet de Coriolis acceleratie. (vernoemd naar Gaspard G. de Coriolis, 1792-1843)
Om recht te blijven staan moet aan de buitenkant van de schijf meer kracht worden uitgeoefend om de grotere blauwe pijl te corrigeren dan aan de binnenkant om de kleine pijl te corrigeren. Deze kracht heet de Coriolis kracht.
De Coriolis kracht kan gemeten worden door een gewichtje los op te hangen buiten het draaipunt zoals te zien is in Afb. 4.
Als de schijf snel gedraaid wordt beweegt het gewichtje naar buiten en oefent een grote kracht naar links, bij een lagere snelheid beweegt het gewicht minder ver naar buiten en oefent ook een minder grote kracht uit naar links.
Het daadwerkelijk meten van de kracht wordt gedaan door een tweede los opgehangen frame waarin het eerste frame zit zoals te zien is in Afb. 5. Tussen het binnen- en het buiten frame bevinden zich kleine voelvingers waartussen een capacitaire werking bestaat. Door het ladingsverschil te meten kan men dus te weten komen wat de hoeksnelheid is van de gyro.
Voor- en nadelen
Doordat een optische gyro geen bewegende onderdelen heeft zijn deze minder gevoelig voor externe factoren als temperatuur of trillingen dan mechanische gyro’s.
Door de werking hebben mechanische gyro’s hebben veel meer last van ongewenste bewegingen zoals trillingen of harde klappen ten opzichte van optische gyro’s. Ook hebben mechanische gyro’s veel last van temperatuur veranderingen omdat mechanische voorwerpen rekken en krimpen door temperatuur veranderingen.
Optische gyro’s zijn ook veel nauwkeuriger dan mechanische gyro’s, mede vanwege de gevoeligheid van mechanische gyro’s voor trillingen en temperatuur veranderingen. Het type optische gyro die gebruikt is in SUIT had per uur een drift van ongeveer 5º. De ADXRS300 heeft volgens de datasheet een drift van minimaal 70º per uur.
Toch hebben mechanische gyro’s ook voordelen. Door de lange glasvezeldraad in de optische gyro is het formaat vrij groot. Mechanische gyro’s kunnen kleiner gemaakt worden, alhoewel veel mensen bij een mechanische gyro nog meteen denken aan apparaten met draaiende vliegwielen. De ADXRS300 heeft een formaat van 7x7x3,2 mm dat is behoorlijk veel kleiner ten opzichte van de afmetingen van de µFORS optische gyro, 70x50x15mm, bijna een factor 10 kleiner.
Ook qua stroomverbruik zijn mechanische gyro’s een stuk beter. Doordat de optische gyro constant laser gebruikt vraagt deze veel stroom. De µFORS vroeg 300mA, de ADXRS300 doet het met 8mA. De Temperatuur van de µFORS gyro’s kan oplopen tot 80ºC, de meeste energie wordt dus omgezet in warmte.
Een flinke lap tekst maar er staat volgens mij precies in wat jullie willen weten
Veel lees plezier!
