Меню

Бесплатно гироскоп что это



Как это работает: гироскоп

Привет всем, уважаемые пользователи лучшего мобильного портала Trashbox. Сегодняшняя шестая по счёту статья из рубрики «Как это работает» посвящается гироскопу. Если вам не известно, что это такое — данная статья для вас. Давайте же узнаем, что такое гироскоп и как это работает. Самое интересное под катом.

Содержание

Гироскоп (в переводе значит «вращение» или «смотреть») — устройство, имеющее способность измерения изменения углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат. В настоящее время известно два типа гироскопов: механический и оптический. По режиму действия гироскопы делятся на: датчики угловой скорости и указатели направления. Однако, одно устройство может работать одновременно в разных режимах в зависимости от типа управления.

Что касается механических гироскопов, то из них больше всех известен роторный гироскоп — это твёрдое тело, которое быстро вращается и ось которого способна изменять ориентацию в пространстве. Скорость вращения гироскопа при этом существенно превышает скорость поворота оси его вращения. Основным свойством данного гироскопа является способность сохранения в пространстве неизменного направления оси вращения при отсутствии какого-либо воздействия на неё внешних сил. Основная часть роторного гироскопа — быстро-вращающийся ротор, имеющий несколько степеней свободы (осей возможного вращения).

Принцип работы

Принцип работы гироскопа заключается в грузиках, которые вибрируют на плоскости с частотой скорости умноженной на перемещение. При повороте гироскопа возникает так называемое Кориолисово ускорение. Если вы пропускали физику в школе или не знаете, то у всех тел есть единое свойство — при вращении они сохраняют свою ориентацию относительно направления силы тяжести. По сути, гироскоп — это волчок, который вращается вокруг вертикальной оси, закреплённый в раме, которая способна поворачиваться вокруг горизонтальной оси, и в свою очередь закреплена в другой раме, которая может поворачиваться вокруг третьей оси. Таким образом, можно придти к выводу: как бы мы не поворачивали волчок, он всегда имеет возможность всё равно находиться в вертикальном положении. Датчики снимают сигнал, как волчок ориентирован относительно рам, а процессор считывает, как рамы в этом случае должны быть расположены относительно силы тяжести.

Гироскопы применяются в технике. Они используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас и т. п.), так и в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов. Что касается той самой системы стабилизации, то она бывает трёх типов: система силовой стабилизации (используется на двухстепенных гироскопах), система индикаторно-силовой стабилизации (также на двухстепенных гироскопах) и система индикаторной стабилизации (на трёхстепенных гироскопах).

А теперь поподробнее об этих трёх основных типах. Система силовой стабилизации: для стабилизации вокруг каждой оси требуется один гироскоп. Сама стабилизация осуществляется непосредственно гироскопом, а также двигателем разгрузки. В начале действует гироскопический момент, а потом уже подключается двигатель разгрузки. Система индикаторно-силовой стабилизации: для стабилизации также требуется один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки, но в начале появляется небольшой гироскопический момент. И последняя — система индикаторной стабилизации: для стабилизации вокруг двух осей нужен один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки.

Использование гироскопа в мобильных устройствах

Давайте же затронем тему использования гироскопа в мобильных устройствах и игровых приставках. В настоящее время в большинстве смартфонов используется так называемый МЭМС-акселерометр. Будучи датчиком ускорения, в покойном состоянии он видит только один вектор — вектор всемирной силы тяготения, который всегда направлен к центру Земли. По разложениям вектора на чувствительные оси датчика без каких-либо затруднений вычисляется угловое положение устройства в пространстве. Также разложение вектора может показать, что датчик неспособен определить разворот устройства по углу курса, то есть поворот влево или вправо при поставленном на ребро смартфоне — проекция вектора на курс всегда равняется нулю. Впервые игровой контроллер, умеющий определять своё положение в пространстве, был выпущен компанией Nintendo — Wii Remote для игровой приставки Wii, и в нём используется только трёхмерный акселерометр.

Кроме того, гироскоп стал применяться и в игровых контроллерах. Например, Sixaxis для SONY PlayStation третьего поколения и Wii MotionPlus для Nintendo Wii. В обоих игровых контроллерах используются два дополняющих друг друга пространственных сенсора: гироскоп, а также акселерометр. Также в новейших контроллерах, кроме акселерометра, используется дополнительный пространственный сенсор — гироскоп. Если привести работу гироскопа в других вещах, то существуют игрушки на основе гироскопа. Самыми банальными примерами являются йо-йо и волчок или в народе его называют «юла». Волчки же отличаются от гироскопов тем, что не имеют ни одной неподвижной точки.

В других сферах также есть применение гироскопу — их целый список. Гироскоп используется в приборах навигации в самолётах и космических аппаратах, в оружии (пуля при стрельбе закручивается, это придаёт ей гораздо большую устойчивость и повышает точность стрельбы), колёса велосипеда или подобного устройства работают как гироскопы — это не даёт ездоку упасть. Таким образом, любой вращающийся предмет можно назвать гироскопом — он противодействует отклонению оси вращения.

Читайте также:  Знаешь папа все что было онлайн бесплатно

Источник

ГИРОСКО́П

  • В книжной версии

    Том 7. Москва, 2007, стр. 177-180

    Скопировать библиографическую ссылку:

    ГИРОСКО́П (от греч. γῦρος – круг, ок­руж­ность и σϰοπέω – на­блю­дать), уст­рой­ст­во, со­вер­шаю­щее бы­ст­рые цик­ли­че­ские (вра­ща­тель­ные или ко­ле­ба­тель­ные) дви­же­ния и чув­ст­ви­тель­ное вслед­ст­вие это­го к по­во­ро­ту в инер­ци­аль­ном про­стран­ст­ве. Тер­мин «Г.» пред­ло­жен в 1852 Ж. Б. Л. Фу­ко для изо­бре­тён­но­го им при­бо­ра, пред­на­зна­чен­но­го для де­мон­ст­ра­ции вра­ще­ния Зем­ли во­круг сво­ей оси. Дол­гое вре­мя тер­мин «Г.» ис­поль­зо­вал­ся для обо­зна­че­ния бы­ст­ров­ра­щаю­ще­го­ся сим­мет­рич­но­го твёр­до­го те­ла. В совр. тех­ни­ке Г. – осн. эле­мент все­воз­мож­ных ги­ро­ско­пич. уст­ройств или при­бо­ров, ши­ро­ко при­ме­няе­мых для ав­то­ма­тич. управ­ле­ния дви­же­ни­ем са­мо­лё­тов, су­дов, тор­пед, ра­кет, кос­мич. ап­па­ра­тов, мо­биль­ных ро­бо­тов, для це­лей на­ви­га­ции (ука­за­те­ли кур­са, по­во­ро­та, го­ри­зон­та, стран све­та), для из­ме­ре­ния уг­ло­вой ори­ен­та­ции под­виж­ных объ­ек­тов и во мно­гих др. слу­ча­ях (напр., при про­хо­ж­де­нии ство­лов што­лен, строи­тель­ст­ве мет­ро­по­ли­те­нов, при бу­ре­нии сква­жин).

    Источник

    Что такое гироскоп. Просто о сложном.

    «Гирос» — круг, «скопео» — смотрю (греч). Вот так расшифровывается название: смотрю на круг, смотрю на вращение. Прибор, основанный на законах вращения твердых тел. Термин очень популярный в настоящее время и услышать его или однокоренные слова можно практически везде. Например, гироскутер. Чтобы взлететь квадрокоптеру (или мультикоптеру) необходимо минимум три гироскопа. Ну и конечно Ваш любимый смартфон не обошелся без этого уникального прибора.

    Так что же это за прибор? Представьте себе детскую игрушку, которую каждый хоть раз держал в руках — юлу или волчок. Их свойство таково, что они во время движения (когда вращаются) сохраняют стабильное положение своей оси вращения. Раскрутите юлу на ровной поверхности и толкните ее немного вбок — она переместится , но продолжит устойчиво вращаться. Колеса велосипедов, маховики двигателей, йо-йо, спиннеры, ракеты, пули, наша Земля, — все это по своей сути волчки.

    Так вот у гироскопа есть быстр вращающаяся часть — ротор, которая тоже представляет собой волчок, только с утолщенными краями. он больше похож на йо-йо, чем на юлу. И это волчок закреплен в специальный подвес, в котором рамки вращаются в горизонтальных, вертикальных или угловых плоскостях. (карданов подвес или подвес Фесселя). На картинке наглядно это подвес виден.

    Изначально гироскоп был изобретен Иоанном Боненбергером в 1817 году. Только у нег вращался в подвесе шар. В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон заменил шар диском. Но большинство ученых считают, что теорию гироскопов следует вести от 1852 года, когда знаменитый французский физик Ж. Фуко продемонстрировал свой гироскоп, который он использовал для определения суточного вращения Земли и положения ее оси. Кстати термин «гироскоп» также принадлежит Фуко.

    В настоящее время гироскоп — прибор, используемы для ориентации в пространстве. К этой же группе приборов относятся , например, подвес, уровень, астролябия. Гироскоп реагирует на малейшее изменение положения тела в пространстве (углы наклона) с помощью специальных датчиков (грузиков). в случае отклонения тела от устойчивого положения гироскоп сам начинает стабилизировать тело, создавая обратный момент вращения ( гироскопический эффект) и если требуется подключает специальные двигатели разгрузки. в настоящее время все конечно происходит под управлением электроники.

    Первым сообразил приспособить гироскоп для стабилизации движения своих торпед англичанин Уайтхед. А теперь конечно ни один летательный аппарат (стабилизация и навигация), ни одно водное судно (навигация относительно вращения Земли) не обходится без гироскопа.

    А гироскоп в смартфоне или планшете? В подавляющем количестве гаджетов они есть. Конечно там уже не механические гироскопы, а микроэлектромеханические, и в игровых приставках они тоже встречаются.

    Зачем? Для того, чтобы, играя в любимый гоночный симулятор, можно было, чуть наклонив смартфон, повернуть виртуальный авто в любом направлении. Ну так для примера.

    Так что думаю, что теперь Вы не спутаете гироскоп с гороскопом.) Всем удачи. Подписывайтесь, не забывайте про лайки. Спасибо.

    Источник

    Гироскоп в смартфоне: что это и зачем нужен?

    Гироскоп — один из многих современных датчиков, без которых сложно представить работу смартфона. Область применения этого датчика в телефоне достаточно обширна. Полноценный гироскоп визуально напоминает юлу внутри нескольких обручей. Ввиду габаритов такая конструкция не может быть установлена в гаджете, поэтому ее заменили на датчик, основанный на микроэлектромеханической системе.

    Читайте также:  Я тебя не променяю потому что ты родная скачать бесплатно

    Что такое гироскоп?

    Гироскоп в современном телефоне — датчик, который позволяет автоматически менять ориентацию экрана в зависимости от положения смартфона.

    Впервые гироскоп был установлен в iPhone 4, благодаря чему устройство обрело новый полезный функционал. С датчиком пользователи получили возможность, например, перелистывать страницы и переключать треки в плеере встряхиванием смартфона.

    Для включения датчика на устройствах с операционной системой Android 4.0 KitKat и выше достаточно выкатить шторку уведомлений и активировать опцию автоповорота экрана.

    Акселерометр и гироскоп

    Как правило, современные телефоны оснащены этими датчиками в паре. Принцип их работы хоть и похож, но не дублируется. Акселерометр измеряет ускорение объекта при перемещении, в то время как гироскоп измеряет угол отклонения аппарата относительно разных плоскостей.

    Функции гироскопа в смартфонах

    Гироскоп вывел игровой процесс на новый уровень. Вращая устройство в пространстве, пользователь может управлять автомобилем, вести игровой поединок, искать персонажей и многое другое.

    Если говорить о стандартных приложениях, наиболее показательными преимущества гироскопа выглядят, например, в приложении калькулятор. В портретной ориентации пользователю доступны стандартные действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Повернув телефон на 90 градусов, можно получить большой выбор тригонометрических функций на все случаи жизни.

    Разумеется, с автоматической работы датчика гораздо удобнее смотреть видео в YouTube и листать фотографии. Еще датчик можно использовать, чтобы сделать из телефона строительный уровень — для этого нужно скачать специальное приложение.

    По сути, недостатков у гироскопа нет. Конечно, иногда появляется дискомфорт при просмотре картинок или чтении, когда при изменении позы человека и устройства возможны нежеланные изменения ориентации экрана. Решение простое — отключить автоповорот в настройках.

    Источник

    Гироскоп: что это, зачем он нужен, как работает

    Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

    p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

    Кто и когда изобрёл

    Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

    p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

    В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

    p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

    Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

    p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 7,0,1,0,0 —>

    На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

    p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

    Гиродатчики в смартфонах и планшетах

    Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

    p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

    Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

    p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

    Калибровка

    Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

    Читайте также:  Pdf чем открыть скачать бесплатно андроид

    p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

    Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

    p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

    Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

    p, blockquote 15,1,0,0,0 —>

    Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

    p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

    1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
    2. Запустите приложение «Компас».
    3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
    4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
    5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

    adsp-pro-1 —>

    Как включить гиродатчик на Андроид

    Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

    p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

    1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
    2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

    adsp-pro-21 —>

    Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

    Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

    p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

    Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

    p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

    Sensor Sense Toolbox

    У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

    p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

    Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

    p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

    Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

    Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

    p, blockquote 23,0,0,1,0 —>

    1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
    2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

    p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

    Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

    Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

    p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

    Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

    p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

    Гироскопы в других устройствах

    Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

    p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

    • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
    • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
    • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

    p, blockquote 29,0,0,0,0 —>

    p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

    Вывод

    Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

    Главный эксперт и консультант в активно развивающемся направлении — смарт-часы и фитнес-трекеры. Всегда стремится к новым знаниям и профессиональному развитию в сфере высоких технологий.

    Источник

    Adblock
    detector