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显微镜下看看MPU3050三轴陀螺仪内部原理

 robiny 2021-09-02

这个微机电陀螺仪是三层结构,早期飞机上用的陀螺仪实际上就是一个高速旋转的转子,像一个陀螺一样在多轴支撑架内高速旋转,利用角动量守恒原理实现偏移角度测量。
下图框架内部是一颗高速旋转的陀螺,如果逆时针旋转则根据右手定则,角动量的方向是向上的,而角动量方向有个特性就是很难改变其方向,也就是所谓的定轴性,这就保证高速旋转的陀螺始终垂直于轴线方向旋转,不受外界倾斜角度的改变而改变,如果装上水平和垂直指针,再加个刻度就能测定偏转角度,这就是早期陀螺仪基本原理,陀螺仪也由此得名。

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如今精密电子设备不可能用机械式陀螺仪,因其体积重量耗电等都完全不允许。下图是常用微机三轴的电陀螺仪,可以测xyz 三个方向的偏转角度,但不能测量加速度,如果能测量三个方向的加速度,就叫六轴陀螺仪&加速度传感器,只是多了三轴加速度传感器。因芯片里没有陀螺了,应该叫“三维位置传感器.

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百度百科基本原理介绍

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三轴陀螺仪实物

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mpu3050

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反面

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除去顶部部分树脂

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露出面没看到什么

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除去大多数树脂

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中层上部

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顶层

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衬底

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中层底部

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竖着三层结构衬底上一共两层

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除去衬底

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中层底部

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显微下 没什么特别

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加热到将近熔融状态后

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无损分离开来

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国三轴示意图的三轴示意图

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基本上中心是震动机构由压电原理驱动,中心四周是弹性结构,左右两边是电容电极阵列,如果有角度偏移则电容容量变化,由此感知各方向旋转角度。下面的实物图有较大差别

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拆解两层分离后的样子

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侧应该电容梳状电极

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顶层底部

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由于这个是三轴陀螺仪,并不带加速度器,下面是基本原理示意图(只是基本原理,实物比这个复杂的多),图中基片上蓝色是上下电极中间是活动电极,构成上下两个等效电容。

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如果摇一下则中间活动电极相应的摆动

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则两个电容由于介质宽度发生改变,容量比例变化,监测c1 c2 大小和变化速度就能计算出加速度大小。

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总结

对于一些高科技的东西我们缺少想力,好多发明都是外国的,别人敢想,就拿电影流浪地球,里面缺少对未来科技的想象,未来科技的东西基本没有,对比一下阿凡达

我们的教育也是扼杀有想力的,都是应试教育,有想力的读书考试不一定行,佩服发明者,将这陀螺变得这样小,这样轻,这样价廉,让陀螺走进每个人的生活

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