作者：fabio pasolini
意法半導體
消費電子裝置早在幾年前就開始使用mems加速計。
從遊戲機到手機，從膝上型電腦到白色家電，運動控制式使用者介面和增強的保護系統給所有的消費電子產品帶來很多好處。
現在輪到mems陀螺儀大顯神威了，消費電子整合mems陀螺儀的浪潮剛剛掀起。
陀螺儀能夠測量沿乙個軸或幾個軸運動的角速度，而mems加速計則能測量線性加速度，因此這兩者是一對理想的互補技術。
事實上，如果組合使用加速計和陀螺儀這兩種感測器，系統設計人員可以跟蹤並捕捉三維空間的完整運動，為終端使用者提供現場感更強的使用者使用體驗、精確的導航系統以及其它功能。
st在emes市場的份額正在快速增長，作為全球公認的消費電子和手機市場最大的mems感測器**商，st 最近推出了30款以低功耗和小封裝為特色的高效能陀螺儀。
st研製的微機械陀螺儀感測器沿用了st成功的製造技術，st利用這項技術已經製造了6億多顆加速感測器，選擇成功的技術可為客戶提供最先進的質量可靠的產品，而且可直接用於最終應用。
st陀螺儀的核心元件是乙個微加工機械單元，按照乙個音叉機制運轉，利用coriolis原理把角速率轉換成乙個特定感應結構的位移。
我們以乙個單軸偏航陀螺儀為例，**最簡單的工作原理（圖1）。兩個正在運動的質點向相反方向做連續運動，如藍色箭頭所示。只要從外部施加乙個角速率，就會產生乙個與質點運動方向垂直的科里奧利力，如圖中黃色箭頭所示。
產生的科里奧利力使感應質點發生位移，位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為感測器感應部分的運動電極**子）位於固定電極（定子）的側邊，上面的位移將會在定子和轉子之間引起電容變化，因此，在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉化成乙個專用電路可以檢測的電引數。
圖 1：單軸mems偏航陀螺儀
因為st選用了音叉方法設計陀螺儀，。當這些無用的訊號被施加到陀螺儀，兩個質點就會沿相同方向位移，在乙個差分測量後，最終的電容變化將視為無效。
在系統方面，陀螺儀的訊號調節電路可簡化為電機驅動部分和加速感測器感應電路兩部分(圖2):
- 電機驅動部分通過靜電激勵方法，使驅動電路前後振盪，為機械元件提供勵磁；
- 感應部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應質點上產生的位移，這是乙個穩健、可靠的技術，被成功地用於st的mems產品線，能夠提供強度與施加在感測器上的角速率成正比的模擬或數碼訊號。
圖 2:乙個單軸偏航mems陀螺儀的結構簡圖
在控制電路內部有先進的電源關斷功能，當不需要感測器功能時，可關閉整個感測器，或讓其進入深度睡眠模式，以大幅降低陀螺儀的總功耗，當需要檢測感測器上施加的角速率時，在接到使用者的命令後，感測器可從睡眠模式中立即喚醒。
與st的mems加速計類似，mems陀螺儀也沿用乙個系統級封裝(sip)方法，機械感應元器件與其調節asic 電路放在同乙個封裝內。
智慧型設計方法結合先進的封裝解決方案使得該系列產品的封裝尺寸大幅縮減，多軸陀螺儀的系統封裝面積僅為3x5 mm2，最大厚度僅為1mm (圖3)。
圖 3:採用超小lga封裝的多軸陀螺儀
意法半導體為客戶提供多軸感應、30dps到6000dps量程的各種陀螺儀感測器，讓系統設計工程師能夠解決不同的應用需求，從影象穩定器到遊戲，從指向裝置到機械人控制。
除上述傳統應用外，整合加速計和陀螺儀可以實現導航解決方案的慣性測量單元。換句話說，平台開發商可利用最新的mems技術，將慣性感測器與較傳統的***系統配合使用，能夠在衛星訊號很弱的高樓林立的市區或根本沒有訊號的室內或地鐵環境中提供導航服務。在不久的將來，準確的方位資訊與服務廠商提供的附加中間資料將會整合在一起，並顯示在使用者的手機顯示螢幕上，這種定位關聯服務將會為手機使用者帶來好處，例如，手機使用者可以獲得位於某乙個購物中心內的所有商鋪的準確資訊，找到想要購買的產品的方位提示，接收根據使用者興趣訂製的商品**和打折資訊。
整合mems加速計和陀螺儀地磁的模組正在進入廉價的電子玩具市場，感測器模組提供的動作感應功能可實現互動的遊戲體驗，還能讓更小的兒童上網分享快樂：孩子們很快就能夠創造自己的虛擬娃娃和人物，用自然的動作玩這些玩具，不再使用按鈕或鍵盤一類的東西，甚至可以在網上與全球的小朋友一起分享遊戲。
結論：就像幾年前加速計的成功故事一樣，意法半導體最近掀起了mems陀螺儀消費浪潮，為市場提供一系列可靠的低廉的微型陀螺儀，增強多種消費電子產品運動跟蹤功能，實現現場感更強的使用者體驗。憑藉在mems技術、asic設計和更智慧型的封裝技術上不斷取得的進步，結合最先進的生產線和戰略合作夥伴關係，意法半導體進一步加強了其mems感測器在消費電子和手機市場的領導地位。
翻譯MEMS陀螺儀簡介
2010年11月15日 傑伊esfandyari，羅伯托 德nuccio，徐剛，意法半導體，介紹了mems陀螺儀的工作原理及其應用 mems陀螺儀的主要引數與模擬或數字輸出 實際的mems陀螺儀校準技術，以及如何通過mems陀螺儀的效能測試角位移。多軸mems陀螺儀在結構及其數字介面整合方面進展顯著...
陀螺儀原理
操作中你會發現 當你站在轉盤上，手中的車輪快速轉動時，若用力使輪軸傾斜，轉盤也會因此轉動。這是因為你在施力改變車輪的轉動方向時，車輪的轉動慣量對你也做了反作用力而使得轉盤開始旋轉，這也是一種角動量守恆的現象。當有質量的物體旋轉時就會產生角動量，它跟質量大小 轉速 旋轉方向，還有物質的分布都有關係。在...
陀螺儀工作原理
二自由度陀螺儀 只有乙個框架，使轉子自轉軸具有乙個轉動自由度 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型別 速率陀螺儀 它使用的反作力矩是彈性力矩 積分陀螺儀 它使用的反作用力矩是阻尼力矩 無約束陀螺 它僅有慣性反作用力矩 現在，除了機 電框架式陀螺儀以外，還出現了某些...