【社群智汇】Invensense陀螺仪缘何能独占消费级市场鳌头多年?

聊到陀螺仪,扯到消费电子,少不了Invensense。

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  本次话题是陀螺仪,聊到陀螺仪,扯到消费电子,少不了Invensense。

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@传感器专家网-杨军:

  这几天我们聊了很多关于倾角传感器、地磁传感器和电子罗盘的话题,都是关于静态或者相对静态(含匀速)状态的应用,但实际上我们很多姿态测量都是在运动中执行的,采用静态测量的方式传感器会产生很大的偏差,于是就会用到陀螺仪,今天让我们来聊聊关于陀螺仪的话题,请大家踊跃参加。


@p***r:

  Invencense陀螺仪传感器市场排名如何啊?


@A***心:

  Invencense也差不多在前三名吧。


@O***魏:

  Invensense陀螺仪大疆一直采用。

  到现在大疆很多产品上还有MPU6050和MPU6500的身影。

  早些年做消费机无人机的厂商,无论是开源还是非开源,基本都会选用MPU6050和6500,而且6050一直被很多厂商沿用至今。

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@p***r:

  大疆好像没人干的过它了。

  一枝独秀。

  MPU6050十几元左右的价格,紧凑的封装,在消费级市场几乎是独占鳌头好多年。


@O***魏:

  大疆Robomaster项目采用的是MPU6500加上外置电子罗盘IST8310.


@K***锦:

  @O***魏 厉害,市场摸的非常细致。


@揣***意:

  电子罗盘能稳定精确的工作吗?

  我们用这个东西,一直很不稳定。

  用在起重机上。


@p***r:

  起重机是不是要用扫瞄雷达?

  我不太专业。


@O***魏:

  MPU6050和6500没有电子罗盘功能,如果没有融合外置电子罗盘,航向角是会有误差累积的,但俯仰角和横滚角应该是准确的。

  Invensense在消费级市场占有率很高,但是对精度和温漂要求非常严格的场合,可能不太合适。

  MPU6500温漂可能很厉害,大疆的一些方案上有对MPU6500加热至恒温的措施,来保持一个相对稳定的温漂。


@p***r:

  了解了。


@林***怀:

  井下钻探设备,我是做MWD的,无线随钻测斜仪。井眼轨迹控制,用tri-axial fluxgate magnetometer+石英摆片accelerometer+MCU,组成定向探管。倾斜精度0.1度,磁方位方位精度在1.0度。MCU不用考虑磁偏角,井眼轨迹设计就用磁方位角,钻井设计处理好由地理方位角-磁偏角。

  井下MWD中还有图像伽马,装在钻头后面,与钻头一起旋转,测量井筒岩石伽马上下左右的分布。井筒扫描的角度测量,只能用tri-axial fluxgate magnetometer+ MCU,测量的是地球磁力线滚转角,再转换成地球重力线滚转角,用tri-axial fluxgate magnetometer+石英摆片accelerometer+MCU,组成的定向探管。在不转,静止时测出两个滚转角的差值。我已经实践过,用陀螺仪,漂移不行,用加速度计,振动附加上去也不行。


@O*** 魏:

  ADI也有陀螺仪产品,体积相当于一块糖果大小,漂移比MPU小非常多。

  静止状态小,MPU如果1秒漂移1度,ADI的陀螺仪1小时漂移在10度以内。

  针对不同市场细分的陀螺仪性能相差非常大,MPU针对消费级市场的陀螺仪价格在1~2美金左右,ADI的陀螺仪价格要几百美金。


@传感器专家网-杨军:

  陀螺仪又叫做角速度传感器,高速转动中的转子,由于有惯性,它的旋转轴永远指向固定的方向,三轴陀螺仪,这个固定的方向就是陀螺仪 X/Y/Z轴。陀螺仪检测的是角速度,工作原理是基于柯里奥立力:当物体在坐标系中直线移动时,若坐标系在旋转,那么旋转的过程中,物体会感受到一个垂直的力和垂直方向的加速度。

  利用陀螺仪的定轴性和进动特性,陀螺仪获得了广泛的应用。例如在导航应用当中感测角速度、同时去除有害加速度对加速度传感器信号进行修正,从而精确地得到动态的姿态信息,如果没有陀螺仪加速度将只能测到静态的姿态信息。

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@传感器专家网-杨军:

  常见的陀螺仪有机械陀螺、光纤陀螺、激光陀螺、MEMS陀螺等类别,针对航空航天、国防军工、汽车电子、工业控制、消费电子等应用,提供不同层次的性能和成本、MEMS技术真正让高大上的陀螺仪真正走下神坛进入每一步手机,进入我们日常生活。

  另外,陀螺仪可以用于摄像机防抖、各类游戏设备、各种输入设备,如空中鼠标等、甚至工业设计师的输入设备、动画制作的输入设备。未来最具想像空间和增长潜力的应用,是虚拟现实和增强现实应用,将会大量利用陀螺仪与其他姿态传感器的融合,来提高虚拟现实与正常现实的临场感与真实性。


@***:

  汽车上哪里用到陀螺仪?


@传感器专家网-杨军:

  ADAS-自动辅助驾驶系统,ESP/ETC-电子稳定控制系统,GNSS 导航系统……


@雄***:

  陀螺仪对磁场强度和水位有变量关系吗?


@传感器专家网-杨军:

  没有关系。


@林***怀:

  ADI的加速度计,STM的陀螺较好。国内有可以替代的吗?


@O***魏:

  加速度传感器可以测量静止姿态,但是对震动敏感。

  陀螺仪可以测量动态姿态变化,但是有漂移。

  磁力计可以获取磁偏角,但是对磁性物体和电磁干扰敏感。

  三者融合,取长补短,可以得到比单独使用时更准确可靠的方向、姿态。

  MPU9250是Invensense推出的集成加速度、陀螺仪、磁力计的九轴MEMS传感器,已经有很多应用。

  市面常见MPU9250和BMP280的组合应用。


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