世界上最小的陀螺仪——爱普生石英晶体陀螺仪

世界上最小的陀螺仪——爱普生石英晶体陀螺仪

凭借世界最小陀螺仪在2004年诞生，爱普生在石英器件上的事业有了决定性的扩张。自从1969年第一块石英手表发明以来，爱普生一直领导石英谐振器应用之产业。石英谐振器用在钟、手表以及电脑、手机和消费电子等需要精确时间操作的地方。现在，自XV-3500CB角速度陀螺传感器始，爱普生又在影响着传感器领域。XV-3500CB起初用于修正手持数字相机或录像机的晃动。（图一）

图一、陀螺仪的应用：图像稳定、游戏机、手机、汽车导航、汽车稳定控制等。
爱普生陀螺仪可以工作在零下20度到零上80度，工作电流2.1毫安，电压2.7到3.3伏特。睡眠模式下能耗极低。最雷人的是它的尺寸仅5×3.2×1.3毫米，或者20.8立方毫米。（图二）

图二、爱普生石英晶体陀螺仪的尺寸

图三、爱普生石英晶体陀螺仪XV系列。

图四、爱普生石英晶体陀螺仪的一个新应用——气垫船的方向控制。

图五、爱普生石英晶体陀螺仪的应用电路。灵敏度0.67毫伏每度每秒。
爱普生石英晶体陀螺仪是平面结构，既可以做得很薄，也可以改进稳定性。它利用了了石英晶体的压电效应。当压力加到石英晶体上时会产生电压。反过来，当交流电加到石英晶体上时，它就会振动。整个结构封装在真空中以减小阻尼。关键部件是两个T形臂。沿着T形臂的是一些沟槽，它们有效地增加了压电效应，尤其是在缩小尺寸后。整个结构设计成对称型，有利于增加平衡性和降低系统震动。
当交变电流施加到陀螺仪T形臂得横向条块上时，两个T形臂就会相向或者向背运动从而振动起来。这是陀螺仪的驱动模式。此时，如果陀螺仪转动起来，一个垂直于振动方向和旋转轴的力——科里奥利力就会产生，它使得中央的传感物块上下振动起来，从而产生正比于转动角速度的电流。这个电流被放大成电压，被送到驱动器来调整照相机镜头、或者被送到其它器件来抵消相机的移动。图六是爱普生石英晶体陀螺仪的工作原理，图七是网友提供的爱普生石英晶体陀螺仪的解剖照片。（曹志良）

图六、爱普生石英晶体陀螺仪的工作原理。
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图七、爱普生石英晶体陀螺仪的解剖照片（a,b,c均由网友提供）。