Gyroscope 센서란?

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_principal_axes

자이로스코프란? (Gyro senro)

 

자이로스코프, 자이로 센서(Gyro sensor)는 각속도 센서(angular rate sensor)라고 불린다. 위에 그림처럼 자이로스코프 센서로 각 회전 속도를 잴수가 있다. X, Y, Z 축 각 각의 회전을 Roll, Yaw, Pitch 라고 부른다. 

가속도센서(Accelerometer)와 함께 측정하면 진동시험을 진행할 때 시편의 절대적 방향 정보 (Absolute orientation)을 알 수 있다. 

 

 

• Gyroscope
  • 장점
    • 회전을 측정
    • MEM으로 제작되므로 저비용
  • 단점
    • 방향 측정을 위해 가속도 센서와 함꼐 사용해야함

 

---

자이로스코프 동작 방식

대부분의 자이로 스코프는 MEMS 기술을 사용한다. MEMS는 Micro Electro Mechanical System으로 기계적 구조를 가지는 센서와 액추에이터를 마이크로 단위로 축소하여 실리판 기판에 실장하는 방식의 기술이다. 

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscope

 

3개의 공진하는 mass가 각속도가 변하면서 이동한다. 그리고 Coriolis effect에 의해 각속도를 측정할 수 있다. 상세 내용은 아날로그사에서 설명한 블로그 내용을 참조하길 바란다. 

 

https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/5/5830.html

그림은 아날로그사의 Gyroscope와 Accelerometer 이다. 

---

자이로스코프와 진동 시험

 

가속도 센서는 관성력(f = ma)의 정보를 준다. 그래서 중력의 관점에서 reference 값을 준다. 그래서 방향성에 대한 정보를 얻기 힘들다. 하지만 자이로스코프는 시편의 움직임의 방향성을 측정할 수 있다.

 

그러므로 가속도센서와 자이로 스코프를 같이 사용하면 움직임의 방향을 측정할 수 있게 되는 것이다. 

 

가속도 센서에서 적분을 통해 속도와 거리 정보를 얻고 자이로 센서로 회전 정도를 알 수있어서 이런 정보로 핸드폰에서 GPS 없이 실내 내비게이션으로도 사용되는 예가 있다. 

 

아래 논문은 자이로스코프와 가속도 센서를 통해서 움직이는 모션을 측정하는 내용이다. 어떤식으로 사용되는지 알 수 있으니 참조하길 바란다. 

http://www.robot.t.u-tokyo.ac.jp/~yamashita/paper/B/B080Final.pdf