Гіраскоп: усё, што трэба ведаць

У многіх электронных праектах неабходны элемент кіравання, і гэта адбываецца пры наяўнасці гіраскоп альбо гіраскоп. Гэты элемент таксама можа выяўляць руху або павароты прылады і дапамагае выклікаць рэакцыю супраць гэтага руху. Напрыклад, калі гэта каманда, яна можа круціцца ў тым кірунку, у якім карыстальнік хоча кіраваць элементам ці відэагульняй.

Лас- прыкладання гіраскопа, як вы можаце сабе ўявіць, такіх ёсць шмат, напрыклад, інтэграваны смартфонамі, каб вы маглі ведаць, калі экран павярнуты, і выконваць пэўныя дзеянні кіравання аперацыйнай сістэмай, апрацоўваць транспартныя сродкі альбо персанажаў відэагульняў і г.д. Ён таксама інтэграваны ў некаторыя наўтбукі, каб вызначыць, што абсталяванне было выпушчана, і, такім чынам, мець магчымасць своечасова адключыць цвёрды дыск (HDD), каб галава не ўдарылася аб які круціцца дыск і не зламалася і г.д.

Ім таксама можна прывыкнуць сістэмы навядзення, каб ведаць, куды ідзе прылада. Гэта служыць як для аўтаномных робатаў, так і для іншых сістэм, якія павінны быць правільна арыентаваны без умяшання альбо з умяшаннем карыстальніка. У беспілотныя лятальныя апараты таксама ўсталяваны элементы гэтага тыпу і нават акуляры віртуальнай рэальнасці, дапоўненая альбо змяшаная рэальнасць, каб мець магчымасць адаптаваць малюнак, які бачыцца ў залежнасці ад руху карыстальніка ...

Таксама ў ваенная прамысловасць У яго было мноства прыкладанняў, напрыклад, магчымасць кіраваць першымі ракетамі і ракетамі, якія дзякуючы гэтым гіраскопам могуць быць лепш арыентаваны на мэту. Акрамя таго, гэта, разам з сучаснымі спадарожнікавымі сістэмамі, такімі як GPS, можа мець вельмі высокую дакладнасць.

Як вы можаце бачыць, прыкладанняў шматі, напэўна, у вас, як у вытворцы, ёсць больш у галаве для вашага будучага праекта "зрабі сам" ...

трохі гісторыі

El пачуццё арыентацыі гэта было неабходна на працягу многіх гадоў, асабліва з навігацыяй. Першыя сістэмы былі заснаваны на калаўроце, як у XNUMX стагоддзі брытанцам Джонам Сэрсанам. З яго дапамогай ён меў намер яшчэ раз выкарыстаць калаўрот, каб мець магчымасць знайсці гарызонт у адкрытым моры, калі бачнасць будзе зніжана альбо роўная нулю.

Паступова прылады для арыентацыі развіваліся да першага гіраскопа як такога пайшоў бы да 1852 года, з вынаходствам Фуко. Ён з'явіўся прадуктам эксперымента, каб прадэманстраваць кручэнне Зямлі. Элемент з ківачом, які мог бы паказаць гэты паварот простым спосабам.

Паступова механічныя прылады развіваліся з распаўсюджваннем паветранай і ваеннай прамысловасці для тарпед і ракет. На гэтым трэба падкрэсліць Гіперы Sperry Corp, для ваеннай прамысловасці, і гэта стала адной з першых накіраваных і сучасных канцэпцый.

Пасля гэтага яны пачалі б дапрацоўваць, памяншаць памеры, павялічваць з пункту гледжання дакладнасці, пакуль не дасягнуць сучасных сістэм электронны і мініяцюрызаваны дзякуючы такім тэхналогіям, як MEMS. З гэтага мы ўжо нешта бачылі ў Пункт MPU6050 з гэтага блога.

Як працуе гіраскоп?

Гіраскоп або гіраскоп заснаваны на эфект гіраскопа. Гэта з'ява, якая ўзнікае, калі прылада, утворанае дыскам, усталяваным на гарызантальнай восі, вакол якога дыск свабодна круціцца з вялікай хуткасцю. Калі назіральнік падтрымлівае вось фонавай левай рукой, а вось пярэдняй правай, пры апусканні правай рукі і ўзняцці левай ён адчуе вельмі своеасаблівыя паводзіны.

Што адчуе назіральнік, дык гэта гіраскоп штурхае правую руку і цягне левую руку. Гэта тое, што вядома пад эфектам гіраскопа. Я не ведаю, калі вы калі-небудзь трымалі ў руцэ механічны цвёрды дыск (HDD) з высокай хуткасцю кручэння (7200 абаротаў у хвіліну), калі ён працуе, але напэўна вы заўважыце, што ў яго ёсць нейкая інерцыя пры яго перамяшчэнні. як гэта я размаўляю з вамі тут ...

Ну, гэтая з'ява выкарыстоўваецца звычайнымі гіраскопамі, каб ведаць, калі адбываецца рух. Хоць цяперашняя убудаваныя мікраэлектронныя прылады У тэхналагічных прыладах, пра якія гаворыцца ў гэтым артыкуле, яны ўяўляюць сабой складаныя элементы, якія фіксуюць вуглавы зрух у адзінку часу альбо тое, як хутка цела круціцца вакол сваёй восі, выкарыстоўваючы іншы эфект.

Яны атрымліваюць вельмі добрыя дакладнасці дзякуючы MEMS з вядомым эфектам выглядае як Карыёліс. У гэтым выпадку ён быў адкрыты французам Гаспардам-Гюставам Карыёлісам у 1836 г. Эфект назіраецца ў паваротнай сістэме адліку, калі цела знаходзіцца ў руху адносна згаданай сістэмы адліку. Складаецца з адноснага паскарэння цела ў згаданай сістэме кручэння. Згаданае паскарэнне заўсёды будзе перпендыкулярна восі кручэння сістэмы і хуткасці цела.

Аб'ект у гэтым выпадку падвяргаецца паскарэнню з пункту гледжання верціцца назіральніка, як быццам на аб'ект, які паскарае яго, дзейнічае нерэальная сіла. Гэта сіла Карыёліса інэрцыйнага альбо фіктыўнага тыпу, дзякуючы якой яна можа быць вымераць вуглавую хуткасць, інтэграцыя вуглавой хуткасці ў залежнасці ад часу, вуглавога зрушэння альбо проста веданне, ці рухаўся аб'ект ...

У прыватнасці, у Датчык тыпу MEMS, у вас ёсць невялікі чып, у якім быў убудаваны гіраскоп памерам ад 1 да 100 мікраметраў, гэта значыць нават меншы за чалавечы валасоў. Гэтай прылады дастаткова для таго, каб пры кручэнні невялікая рэзанансная маса рухалася з змяненнем вуглавой хуткасці, у сваю чаргу вырабляючы электрычныя сігналы вельмі нізкага току, якія будуць счытвацца і інтэрпрэтавацца схемы кіравання.

Характарыстыкі, якія вы павінны назіраць у гіраскопе

Некаторыя характарыстыкі, якія вы павінны ўлічваць, калі гаворка ідзе выбраць гіраскоп для вашага праекта eson:

• Ранг: максімальная вуглавая хуткасць, якую ён зможа вымераць, не павінна перавышаць максімальны дыяпазон абранага вамі гіраскопа. Аднак вы таксама павінны мець максімальна магчымую адчувальнасць, і гэта дасягаецца дзякуючы таму, што дыяпазон гіраскопаў не нашмат вышэйшы, чым вам трэба.
• інтэрфейс: Гэта не вялікая праблема, бо 95% гіраскопаў на рынку маюць аналагавы выхад, хаця ёсць некаторыя з лічбавым інтэрфейсам тыпу SPI альбо шыны I2C.
• Колькасць восяў: як і ў акселерометрах, гэта нешта вельмі важнае. У іх звычайна не так шмат восяў, як у выпадку з акселерометрамі, але чым больш, тым лепш. У наш час пачалі з'яўляцца некаторыя 3-восі, што вельмі добра. Але большасць мадэляў маюць 1 ці 2 восі, што павінна быць дастаткова для большасці праектаў. У 3-восевых мадэлях вы павінны даведацца інфармацыю пра мадэль, каб даведацца, якая вось вымярае паварот, бо астатнія дзве таксама могуць вымяраць крок і нахіл аб'екта, а іншая вымярае крок і рысканне.
• спажыванне: яшчэ адна з важных характарыстык, бо, калі ваш праект залежыць ад батарэі ці элемента, вам трэба выбраць той, які спажывае мала энергіі. У цэлым гэта не занадта шмат, сярэдняе спажыванне звычайна складае каля 100 мікраампер. Некаторыя больш дасканалыя будуць мець функцыю прыпынення харчавання, калі яны не выкарыстоўваюцца.
• Дадаткова: некаторыя могуць мець некаторыя дадатковыя функцыі, такія як датчыкі акселерометра, вымяральнікі тэмпературы і г.д., у адным і тым жа модулі.

Акрамя таго, калі вы купляеце модулі, яны будуць мець чып і друкаваную плату з некаторымі дадаткамі, якія палегчаць іх інтэграцыю з Arduino, напрыклад, забяспечваючы кантакты і штыфты харчавання і г.д.

Гіраскопы вы можаце купіць

некалькі гіраскопы вы можаце купіць як МПУ6050 які таксама ўключае акселерометр. Мы ўжо апісвалі гэта ў іншым артыкуле, але акрамя гэтага ёсць і іншыя, якія вы можаце лёгка інтэграваць у свае электронныя праекты разам з Arduino.

• Вы можаце купіць такі гіраскоп, як ST Microelectronics LPY503AL. Гэта адзін з самых папулярных, і вы можаце прачытаць яго табліцу дадзеных тут.
• Вы таксама можаце выкарыстоўваць інэрцыйны датчык як Прадуктаў не знойдзена.,Прадуктаў не знойдзена. e Прадуктаў не знойдзена., у дадатак да MPU6050 ...

Яе сувязь і інтэграцыя з Arduino будзе залежаць ад кожнай мадэлі і вытворцы. Але гэта не складана. Вы можаце праверыць іх табліцы дадзеных і распіноўка каб ведаць, як імі кіраваць. Пытанне ў тым, каб ведаць, як яны працуюць, каб ведаць, як вылічыць вуглавы зрух, і што ваш код у Arduino IDE інтэрпрэтуе яго і адпаведна генеруе дзеянне ...