Conheça nossas soluções com giroscópios de baixo ruído:
Giroscópio
Um giroscópio é um sensor que mede a taxa de rotação em relação a um referencial inercial. Consequentemente, ele captura todas as alterações subsequentes de orientação quando rotacionado. Além disso, como o próprio referencial de coordenadas da Terra está rotacionando, um giroscópio apoiado no solo também detectará a taxa de rotação da Terra — aproximadamente 15° por hora. Os giroscópios normalmente expressam a saída em graus por segundo (°/s) ou radianos por segundo (rad/s).
Como isso funciona?
Em aplicações práticas, os sistemas integram taxas de rotação em alta frequência para determinar a orientação do sensor com grande precisão. Portanto, este princípio forma a base de todos os sensores inerciais, incluindo Giroscópios Verticais, Sistemas de Referência de Atitude e Proa (AHRS), Unidades de Referência de Movimento (MRU) e Sistemas de Navegação Inercial (INS).
Além disso, estes desempenham um papel crítico na determinação de posição e velocidade dentro das estruturas de INS. Adicionalmente, os giroscópios de mais alto desempenho—geralmente giroscópios de fibra óptica de loop fechado (FOG)—medem diretamente a rotação da Terra sem a necessidade de estimação de bias. Como resultado, esses sensores podem determinar a proa sem depender de qualquer referência externa, uma funcionalidade conhecida como gyrocompassing. No entanto, técnicas alternativas também existem para determinar a proa, o que ajuda a reduzir as restrições rigorosas sobre esta tecnologia.
Os efeitos de Coriolis e Sagnac nos giroscópios
Quanto ao princípio de funcionamento, os giroscópios da SBG Systems utilizam dois efeitos físicos principais para medir a rotação: o efeito Coriolis e o efeito Sagnac. Especificamente, o efeito Coriolis é utilizado pelos giroscópios MEMS. Quando uma massa de prova vibra na direção X, uma rotação em torno do eixo Z perpendicular gera uma fora que provoca movimento ao longo do eixo Y.
Consequentemente, várias arquiteturas MEMS implementam esse princípio, tipicamente utilizando vigas ou anéis vibratórios. Notavelmente, o desempenho real desses giroscópios varia dependendo de fatores como o tamanho e a qualidade do elemento MEMS, o empacotamento do sensor e técnicas de processamento mecânico e de sinais.
Giroscópios óticos, como os FOGs, empregam o efeito Sagnac para medir a rotação. Nesse método, duas fontes de luz circulam em direções opostas — uma no sentido horário e a outra no anti-horário. Quando não há rotação, as ondas de luz chegam simultaneamente; no entanto, durante a rotação, um caminho se alonga enquanto o outro se encurta. Consequentemente, isso gera uma interferência que pode ser medida para deduzir a velocidade angular.
Aplicações de giroscópios na navegação inercial
Juntos, esses princípios permitem que os giroscópios forneçam dados de movimento precisos e confiáveis em uma ampla gama de aplicações.
Aviação
Na aviação, esses componentes são essenciais para a navegação e a estabilidade das aeronaves. Eles são utilizados nos seguintes sistemas:
- Indicadores de atitude: Esses instrumentos mostram a orientação da aeronave em relação ao horizonte, ajudando os pilotos a manter os ângulos adequados de inclinação longitudinal e lateral.
- Sistemas de piloto automático: Os giroscópios fornecem informações aos sistemas de piloto automático, permitindo o controle automático da direção, altitude e rota da aeronave.
- Sistemas de Navegação Inercial (INS): Os INS dependem de giroscópios para rastrear o movimento e a orientação da aeronave, fornecendo informações precisas de posicionamento mesmo quando os sinais de GPS não estão disponíveis.
Navegação marítima
No que diz respeito à navegação marítima, os giroscópios ajudam a manter a estabilidade e o rumo de navios e submarinos:
- Girocompassos: Os giroscópios fornecem informações direcionais precisas, independentes do campo magnético da Terra, ajudando os navegadores a manter um rumo estável.
- Os sistemas de estabilização utilizam esses sensores para reduzir o balanço lateral e o balanço longitudinal, aumentando o conforto dos passageiros e garantindo a segurança.
Espaço
Para naves espaciais e satélites, os giroscópios são essenciais para a orientação e o controle:
- Sistemas de Controle de Atitude: Os giroscópios ajudam a controlar a orientação das espaçonaves, fornecendo medições precisas dos movimentos rotacionais, essenciais para tarefas como acoplamento, posicionamento e manobras.
- Unidades de Medição Inercial (IMUs): As IMUs, que incluem giroscópios, fornecem navegação e estabilização para garantir posicionamento e controle precisos no espaço.
