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角速度センサー(ジャイロセンサー)


「角速度センサー」(ジャイロセンサー)について説明します。



1.角速度センサー(ジャイロセンサー)とは


「角速度センサー」とは「角度」や「角速度」を測定できる「センサー」です。
傾きを測定する「センサー」です。
「ジャイロセンサー」とも呼んでいます。

「角速度」とは、物体が回転単位時間あたりに変化する回転角のことを言います。


2.コリオリの力(こりおりのちから)


「角速度センサー」は、「コリオリの力」を検出します。

「慣性力センサー」で説明しましたが、再度説明します。

「慣性力」(見せかけの力)に似たものに「コリオリの力」(こりおりのちから)というものがあります。
「コリオリの力」は、地球の自転によって引き起こされます
(正確には、引き起こされる「ように見え」ます)。

「コリオリの力」をイメージできる最も身近な例は、「メリーゴーラウンド」です。
反時計回りに回転する「メリーゴーラウンド」に乗った状態で、互いに反対側にいるAさん(投げる役)とBさん(キャッチする役)がキャッチボールをするとします。
Aさんがまっすぐに投げたボールは、Aさんがボールを投げたときにBさんがいた場所へ届きます。

この現象を「メリーゴーラウンド」に乗っているAさんから見ると、ボールが右向きに曲がるように見えます。

「コリオリの力」は、回転座標系上で移動した際に移動方向と垂直な方向に移動速度に比例した大きさで受ける慣性力(見かけ上の力)の一種であり、転向力(てんこうりょく)とも言います。

「コリオリの力」は、地球の自転速度が緯度によって異なるために、北半球では右向き、南半球では左向きに働く見かけの力です。


3.角速度センサーの種類


「角速度センサー」は以下の種類があります。

  1. 回転機械式加速度センサー(ジャイロセンサー)

  2. 振動式加速度センサー

それぞれについて説明します。


4.回転機械式加速度センサー(ジャイロセンサー)


「回転機械式加速度センサー」は、

装置として地球コマのようなコマを用意し、機械的に回転させるというものです。
綺麗に回転させたコマの場合、回転を傾けるような力がかかると元の状態に戻ろうとする「慣性力」が働きます。
この力を検出することで、かかった力の元となった「角速度」を検出するというわけです。

かつては飛行機などに搭載される装置にこのタイプが使われていました。


5.振動式加速度センサー


「振動式加速度センサー」は、一般的な構造なものでは、シリコン基板上に「振動子」が作られています。
この「振動子」に電気を流して一定の間隔で振動させます。
一定の速度で振動している「振動子」が揺らされた場合、その「角速度」に応じて「コリオリの力」が発生します。

振動子の周りには「電極」が張り巡らされています。
振動子との間には一定の「静電容量」が生じています。

揺れによる「コリオリの力」が発生した場合、「静電容量」に変化が生じます。
この電気的な差を検出すれば、「加速度」を検出すること出来ます。


6.角速度センサーの用途


「角速度センサー」(ジャイロセンサー)は、船や航空機、ロケット、カーナビ、ビデオ、デジカメ、携帯電話など、さまざまなものに使用されています。

「角速度センサー」の用途として、次のようなものがあります。

  • デジタルカメラの手ぶれ防止機能

  • モーションセンサーのデータ取得

  • カーナビゲーションの自律航法情報の取得

などです。


●「慣性力・加速度・角速度・振動を検出」の関連ページです。


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