• Rotacioni (klasični) žiroskop
• Vibrirajući žiroskop
• Optički žiroskop

  Rotacioni žiroskop 

 Klasični rotacioni žiroskop koristi zakon o održanju ugaonog momenta koji, prosto rečeno, kaže da je ukupni ugaoni moment sistema konstantan dok ga ne promeni spoljašnja sila. Ovi žiroskopi se uglavnom sastoje od rotirajućeg diska – rotora (ili mase, vezane za osovinu) koji je postavljen na niz kardanovih prstena (eng. gimbal). Svaki prsten daje disku jedan dodatni stepen slobode (slika 1). Kardanovi prstenovi omogućavaju rotoru rotaciju bez potrebe delovanja spoljašnjeg obrtnog momenta na žiroskop. Tako, sve dok žiroskop rotira, održavaće konstantu orijentaciju. Kada je prisutan spoljašnji moment rotacije oko date ose, orijentacija može biti ostvarena, a merenje ugaone brzine može biti izvršeno zbog fenomena precesije.

 

Slika 3. Koriolisovo ubrzanje

 Vibrirajući žiroskopi se sastoje od mikro objekta, određene mase (slika 4), koji je povezan sa unutrašnjim kućištem pomoću niza opruga. Unutrašnje kućište je povezano sa spoljašnjim kućištem preko drugog seta ortogonalnih opruga.

Slika 4. Šematski prikaz vibrirajućeg žiroskopa

 Objekat se stalno kreće po sinusoidi duž prvog seta opruga. Bilo kakva rotacija sistema će izazvati Koriolisovo ubrzanje objekta, gurajući ga u pravcu drugog seta opruga. Usled delovanja opruga objekat će i u ovom pravcu početi da se kreće po sinusnom zakonu (u jednu, pa u drugu stranu, slika 5).

Slika 5. Kretanje objekta pri rotaciji sistema

 Koriolisova sila se detektuje kao kapacitivnost koja se javlja između unutrašnjeg i spoljašnjeg kućišta, na tzv. prstima. Prsti su tako potavljeni, da se može detektovati i amplituda i pravac delovanja ugaone brzine sistema.

 Optički žiroskopi su otkriveni ubrzo nakon otkrića laserske tehnologije. Prednost ovih žiroskopa je nepostojanje pokretnih delova, pa stoga nisu podložni mehaničkim oštećenjima. Optički žiroskopi se razlikuju od ostalih tipova jer se ne oslanjaju na konzervaciju ugaonog momenta. Umesto toga, njihova funkcionalnost zavisi samo od konstantnosti brzine svetlosti.

 Optički žiroskopi rade po principu Sanjakovog efekta. Ovaj princip je najlakše razumeti na primeru kruga. Izvor svetlosti je pozicioniran na krug, emitujući dva snopa svetlosti na obe strane (slika 6). Ako izvor svetlosti ostane nepokretan, onda je za oba snopa svetlosti potreban isti period kako bi snop stigao do izvora. Međutim, ako se krug zarotira za neki ugao, snopu svetlosti koja se kreće u pravcu rotacije, trebaće više vremena da stigne do izvora.

Slika 6. Sanjakov efekat

 Ovaj princip može biti generalizovan na petlju bilo kog objekta. Razlika između perioda putovanja svetlosnih snopova je direktno proporcionalna ostvarenom uglu, a ako se i vreme uzme u obzir, dolazimo do ugaone brzine.

 Često se optički žiroskopi sastoje od tri međusobno ortogonalna žiroskopa, kako bi se dobile informacije o rotaciji oko sve tri upravne ose. Kao i rotacioni žiroskopi, i optički žiroskopi su velikih dimenzija, tako da se najčešće koriste u pomorskim i aplikacijama u avionima.

 Sve žiroskope karakterišu sledeće karakteristike:

• Merni opseg je parametar koji govori kolika je maksimalna ugaona brzina koju senzor može da izmeri, najčešće prikazana u °/sec
• Broj osa žiroskopa govori o tome u koliko pravaca žiroskop može da meri ugaonu brzinu. Višeosni žiroskopi su napravljeni od više (dva ili tri) jednoosna žiroskopa, postavljenih ortogonalno. Vibrirajući žiroskopi su najčešće jednoosni ili dvoosni, dok su rotacioni i optički najčešće troosni.
• Nelinearnost je mera koja pokazuje koliko blizu linearnog je izlazni napon proporcionalan stvarnoj ugaonoj brzini. Izražava se u procentima greške pune linearne skale.
• Temperaturni opseg predstavlja podatak koji govori o minimalnoj i maksimalnoj temperaturi pri kojima će žiroskop ispravno funkcionisati.
• Frekvencija očitavanja nam govori o tome koliko često se može vršiti očitavanje signala sa žiroskopa.