ipod touch4의 자이로스코프 원리에 대하여

3축 자이로스코프: 6개 방향의 위치, 이동 궤적 및 가속도를 동시에 측정합니다. 단일축은 한 방향의 양만 측정할 수 있습니다. 즉, 시스템에는 자이로스코프 3개가 필요하고, 3축 1개는 단일축 3개를 대체할 수 있습니다. 3축은 작은 크기, 가벼운 무게, 간단한 구조 및 우수한 신뢰성으로 인해 레이저 자이로스코프의 개발 추세입니다.

응용

3축 자이로스코프

각속도 센서와 가속도 센서는 반드시 자이로스코프일 필요는 없으며 단순한 가속도계일 수도 있습니다. 항공기, 선박, 미사일에 장착되는 지시계의 핵심 부품은 방향 지시계인데, 이는 자유롭게 회전할 수 있는 작은 프레임에 장착된 작은 플라이휠(자이로)입니다. 이 장치에서는 베어링의 마찰 토크가 매우 작으므로 무시할 수 있습니다. 반면, 강체 구조는 질량 중심이 커넥팅 로드의 중심에 위치하는 고도로 대칭적인 구조입니다. 이러한 방식으로 플라이휠이 자체 대칭축을 중심으로 고속으로 회전할 때 프레임 방향이 어떻게 변경되더라도 중심축의 공간 방향은 변경되지 않습니다. (전문적인 속담: 방향 표시기가 경험하는 총 외부 모멘트는 0이며 각운동량은 보존됩니다.) 이는 방향 표시기의 중요한 특성입니다. 항공기에 3개의 방향 표시기가 설치되어 있고 3개의 작은 플라이휠의 회전축이 서로 수직인 경우 조종사는 동체에 대한 플라이휠 축의 방향을 통해 항공기의 공간적 방향을 결정할 수 있습니다. 선박에는 방향 지시기가 설치되어 있어 선원은 이를 사용하여 항해 중인 선박의 항로를 결정할 수 있습니다. 어뢰와 로켓에는 자동 항법 역할을 하는 방향 지시기도 장착되어 있습니다. 어뢰가 전진하는 동안 방향 표시기의 축 방향은 변경되지 않습니다. 바람과 파도의 영향으로 어뢰의 전진 방향이 변경되면 어뢰의 종축과 방향 표시기 사이에 편차가 발생합니다. 이때 관련 장비를 작동하여 방향타의 각도를 되돌릴 수 있습니다. 어뢰를 원래의 전방 방향으로 발사합니다. 로켓에서는 비행 방향을 수정하기 위해 제트 방향을 바꾸는 방법이 사용됩니다. 공학에서 자이로스코프는 움직이는 물체의 방향을 정확하게 판단할 수 있는 기구로 현대 항공, 항법, 항공우주, 방위산업에서 널리 사용되는 관성항법장치로 그 발전은 국가 산업에 큰 영향을 미친다. 국방과 기타 첨단기술의 발전은 매우 중요한 전략적 의미를 갖는다. 기존의 관성 자이로스코프는 주로 기계식 자이로스코프를 지칭합니다. 기계식 자이로스코프는 프로세스 구조에 대한 요구 사항이 높고 구조가 복잡하기 때문에 여러 측면에서 제한됩니다. 1970년대부터 현대 자이로스코프의 개발은 새로운 단계에 들어섰습니다. 1976년에 현대 광섬유 자이로스코프의 기본 아이디어가 제안되었습니다. 1980년대 이후 현대 광섬유 자이로스코프는 매우 빠르게 발전했으며 동시에 레이저 공진 자이로스코프도 크게 발전했습니다. 광섬유 자이로스코프는 컴팩트한 구조, 높은 감도, 안정적인 작동 등의 장점을 갖고 있기 때문에 광섬유 자이로스코프는 여러 분야에서 기존 기계식 자이로스코프를 완전히 대체했으며 현대 항법 장비의 핵심 구성 요소가 되었습니다. 링 레이저 자이로스코프 외에도 광섬유 자이로스코프와 동시에 개발된 최신 통합 진동 자이로스코프도 있습니다. 통합 진동 자이로스코프는 집적도가 높고 크기가 작으며 현대 자이로스코프 개발 방향의 중요한 부분입니다. 현대의 광섬유 자이로스코프에는 간섭 자이로스코프와 공진 자이로스코프가 포함되며, 둘 다 Segnick의 이론을 기반으로 개발되었습니다. Segnik 이론의 요점은 다음과 같습니다. 광선이 원형 채널에서 앞으로 이동할 때 원형 채널 자체에 회전 속도가 있으면 빛이 채널의 회전 방향을 따라 이동하는 데 걸리는 시간이 원형 채널보다 길다는 것입니다. 채널을 따라 이동하는 데 걸리는 시간은 반대 방향으로 이동하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 즉, 광학 루프가 다른 순방향으로 회전할 때, 광학 루프의 광학 경로는 고정되었을 때의 루프의 광학 경로에 대해 변경됩니다. 이러한 광 경로 변화를 이용하여 서로 다른 방향으로 이동하는 빛 사이에 간섭이 발생하여 루프의 회전 속도를 측정하면 간섭계 광섬유 자이로스코프를 제작하여 루프의 광 경로 변화를 측정할 수 있습니다. 루프의 회전 속도, 루프 내에서 지속적으로 순환하는 빛 사이의 간섭, 즉 광섬유 루프 내에서 빛의 공진 주파수를 조정한 후 회전을 측정하여 공진형 광섬유 자이로스코프를 만들 수 있습니다. 루프의 속도.

이 간단한 소개에서 볼 수 있듯이 간섭 자이로스코프의 광 경로 차이는 간섭을 달성할 때 작으므로 필요한 광원은 더 큰 스펙트럼 폭을 가질 수 있으며, 공진 자이로스코프가 간섭을 달성하면 광 경로 차이는 다음과 같습니다. 크기가 크므로 필요한 광원의 단색성이 좋아야 합니다. 2010년 애플은 신제품 아이폰 4에 '3축 자이로스코프'를 혁신적으로 탑재해 아이폰의 방향 감지 기능을 더욱 지능적으로 만들었다. 이후 아이폰에는 비행기처럼 자신이 어디에 있는지 알 수 있는 '센서'가 탑재됐다. 어떤 자세로요?"

휴대전화 애플리케이션에 맞게 이 단락 편집

최근 두 기술 연구 기관에서 iPhone 4의 새로운 MEMS 자이로스코프에 대한 상세한 사진 연구를 수행하고 iPhone 4의 새로운 자이로스코프를 발굴했습니다. 이들 기관은 애플이 당초 또 다른 신제품인 아이패드 태블릿 컴퓨터에 이 자이로스코프 디자인을 추가할 계획이었으나 나중에 어떤 이유로 이 계획을 포기했지만 향후 사용될 수도 있다는 점도 지적했다. 이 기능은 차세대 iPad에 추가될 예정입니다. 조사 결과, UBMTechInsights 웹사이트는 iPhone 4에 사용된 자이로스코프 칩이 실제로 STMicroelectronics의 제품이라는 사실을 발견했습니다. 이 회사는 iPhone 및 iPad 제품용 가속 센서 칩도 제공합니다. TechInsights 웹사이트의 수석 분석가인 Steve Bitton은 Apple iPad 모델의 마더보드에 빈 칩 슬롯이 있다는 사실을 발견했습니다. 이 슬롯의 크기는 iPhone 4의 자이로스코프 칩 크기 및 위치와 일치합니다. 슬롯도 가속도 센서 칩 옆에 있고 프로세서 칩에도 가깝습니다. 이 발견은 Apple이 원래 이런 종류의 3축 자이로스코프를 iPad에 설치할 계획이었으나 결국 이 계획을 포기했음을 보여줍니다. 아마도 나중에 이 칩을 iPad에 추가할 수도 있습니다. 하지만 아이패드 마더보드의 이 빈 공간을 위해 예약된 핀 수는 STMicroelectronics가 iPhone 4용으로 개발한 자이로스코프 칩과 일치하지 않지만 다른 제조업체인 InvenSense에서 개발한 동일한 기능 칩과 일치합니다. 자이로스코프: “Apple iPad가 처음 출시되었을 때 InvenSense는 시장에서 3축 디지털 자이로스코프 칩을 제공할 수 있는 유일한 제조업체였기 때문에 Apple은 당시 이 제조업체의 칩을 사용할 계획을 세웠을 수도 있습니다. 아이픽스잇은 아이패드에 자이로스코프 칩을 추가할 계획을 세웠으나 결국 이 계획을 포기했다.” 아이픽스잇은 한 단계 더 나아가 아이폰4의 자이로스코프 내부 구조를 사진으로 분석해 이 칩이 ST마이크로일렉트로닉스 제품인 것으로 확인했다. , 칩의 외부 패키지에는 "AGD1 2022 FP6AQ"가 표시되어 있습니다. 이 MEMS(Micro-Electromechanical System) 자이로스코프 칩은 마이크로 모터 시스템을 통합하고 휴대폰의 이동 방향 데이터를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 연구원들은 칩의 X-ray 사진을 촬영하여 이 칩이 STMicroelectronics가 출시한 L3G4200D와 매우 유사하다는 사실을 발견했습니다. 이 칩에는 휴대폰이 회전할 때 생성되는 코리엇 힘의 작용에 따라 움직일 수 있는 작은 자석이 포함되어 있습니다. X, Y, Z 세 방향에서 발생합니다. 이 원리를 이용하면 휴대폰의 이동 방향을 측정할 수 있습니다. 칩 코어의 다른 부분은 관련 센서 데이터를 iPhone4가 인식할 수 있는 디지털 형식으로 변환할 수 있습니다. 또한 iFixit 및 Chiwporks의 웹사이트에는 다른 여러 MEMS 자이로스코프 칩의 확대 사진도 포함되어 있습니다.