電子羅盤和陀螺儀區(qū)別和工作原理

MEMS陀螺儀并不是最早應(yīng)用在消費電子上的運動傳感器，加速度傳感器、電子羅盤早先一步進(jìn)入了消費電子市場。雖然以重力為參照的加速度傳感器和以地磁為參照的電子羅盤可以在地球表面形成垂直和水平面的三維空間覆蓋，但因為二者均以地球而并非物體本身為參照物，因此不能很好地模擬物體的整個運動過程。此外，由于加速度傳感器容易受到線性運動時產(chǎn)生的力的干擾、電子羅盤容易受到諸如金屬及手機(jī)等其他磁場的干擾，其應(yīng)用受到了很大的局限。

陀螺儀這個測量角速度的傳感器不僅以物體本身作為參照物，而且具有很高的精度，因此可以對其他運動傳感器做有益的補(bǔ)充，從而使得運動檢測更加完備。陀螺儀可以對加速度傳感器和電子羅盤進(jìn)行有益的補(bǔ)充。當(dāng)三軸陀螺儀加上三軸加速度傳感器形成六軸的運動傳感器之后，基本上可以檢測到所有形式的運動，包括速度、方向、位移等參數(shù)。

物體的運動無外乎六種，X、Y、Z三個方向的位移和X、Y、Z三個方向的轉(zhuǎn)動。

這六種運動方式組成了物體完整的運動軌跡。如果在六軸運動傳感器上加上電子羅盤，則在檢測運動軌跡的同時還可以修正絕對位置，實現(xiàn)完美的物體運動軌跡跟蹤。因此，未來陀螺儀的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用，是和加速度傳感器及電子羅盤緊密聯(lián)系的。

加速度傳感器相當(dāng)于一個重錘在中間的彈簧系統(tǒng)，四面八方有彈簧撐著它。平放在桌面時，有的彈簧被拉長，有的被壓扁。變化時，不同的彈簧受到不同的壓縮，從而偵測出不同方向的力。它的典型應(yīng)用包括手機(jī)/相機(jī)畫面水平和垂直的切換。

電子羅盤主要偵測地磁。常見的電子羅盤主要基于霍爾效應(yīng)。但是地磁環(huán)境不完美，比如地磁的南極在地球不同的表面不一定指的同一個北方；而在地球不同緯度，地磁的方向和水平方向的夾角也不同。因此電子羅盤只能指一個大致的方向，然后進(jìn)行修正。此外，電子羅盤還容易受到如金屬、揚(yáng)聲器、天線等磁場的干擾。

尤其是應(yīng)用在手機(jī)上時，需要特別小心地在PCB上選一個合適的位置。陀螺儀偵測的是角速度。基于科里奧利力的原理：當(dāng)一個物體在坐標(biāo)系中直線移動時，假設(shè)坐標(biāo)系做一個旋轉(zhuǎn)，那么在旋轉(zhuǎn)的過程中，物體會感受到一個垂直的力和垂直方向的加速度。臺風(fēng)的形成就是基于這個原理。

地球轉(zhuǎn)動帶動大氣轉(zhuǎn)動，如果大氣轉(zhuǎn)動時受到一個切向力，便容易形成臺風(fēng)。而北半球和南半球臺風(fēng)轉(zhuǎn)動的方向是不一樣的。用一個形象的比喻解釋了科里奧利力的原理。而要在MEMS器件中實現(xiàn)該原理做成陀螺儀，則復(fù)雜許多。

先用MEMS做一個震動系統(tǒng)，通過快速穩(wěn)定的震動產(chǎn)生一個線性的運動V，當(dāng)V的平面有一個旋轉(zhuǎn)的拓?fù)涑鰜淼臅r候，就可以檢測出科里奧利力的方向，根據(jù)公式可以算出角速度。用不同方向的震動來偵測出X、Y、Z軸的角速度，并可通過穩(wěn)定的震蕩去掉重力的干擾。

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