Gyroskop: vše, co potřebujete vědět

Mnoho elektronických projektů potřebuje prvek řízení, a to se děje tím, že gyroskop nebo gyroskop. Tento prvek může také detekovat pohyby nebo otáčky zařízení a pomáhat generovat reakci proti tomuto pohybu. Například pokud se jedná o příkaz, může se otáčet ve směru, kterým chce uživatel ovládat prvek nebo videohru.

the aplikace gyroskopu, jak si dokážete představit, je jich mnoho, například ten, který je integrován do smartphonů, aby mohl vědět, kdy byla obrazovka otočena, a provádět nějaké ovládací akce v operačním systému, manipulovat s vozidly nebo postavami videoher atd. Je také integrován do některých notebooků, aby se zjistilo, že zařízení bylo upuštěno, a aby bylo možné včas vypnout pevný disk (HDD), aby se zabránilo nárazu hlavy do rotujícího disku a rozbití atd.

Mohou být také zvyklí naváděcí systémy, abyste věděli, kam zařízení směřuje. To slouží jak pro autonomní roboty, tak pro další systémy, které je třeba správně orientovat bez zásahu nebo zásahu uživatele. Drony mají také nainstalovaný tento typ prvků a dokonce i brýle pro virtuální realitu, rozšířenou nebo smíšenou realitu, aby dokázaly přizpůsobit obraz, který je vidět, podle pohybu uživatele ...

Také v vojenský průmysl Má mnoho aplikací, například schopnost řídit první rakety a střely, které by mohly být díky těmto gyroskopům lépe orientovány na cíl. Kromě toho to spolu s moderními satelitními systémy, jako je GPS, může mít velmi vysokou přesnost.

Jak můžete vidět, aplikací je mnohoa určitě jako tvůrce máte v hlavě více pro svůj budoucí DIY projekt ...

Trocha historie

El smysl pro orientaci je to nutné již mnoho let, zejména u navigace. První systémy byly založeny na kolovrátku, jako to v XNUMX. století Britové John Serson. Tím zamýšlel dát rotujícímu vrcholu další využití, aby byl schopen najít horizont na volném moři, když byla snížená nebo nulová viditelnost.

Postupně se vyvíjela orientační zařízení až do prvního gyroskopu jako takového č by šlo až do roku 1852, s Foucaultovým vynálezem. Ukázalo se to jako produkt experimentu, který demonstroval rotaci Země. Prvek s kyvadlem, který by jednoduchým způsobem dokázal tuto zatáčku ukázat.

Postupně se vyvinula mechanická zařízení s rozmnožováním leteckého a vojenského průmyslu pro torpéda a rakety. V tomto smyslu je nutné zdůraznit Gyroskop Sperry Corp, pro vojenský průmysl a ten se stal jedním z prvních směrových a moderních konceptů.

Poté začnou vylepšovat, zmenšovat se, zvyšovat přesnost, dokud nedosáhnou současných systémů elektronické a miniaturizované díky technologiím, jako je MEMS. Z toho jsme už něco viděli v MPU6050 položka z tohoto blogu.

Jak funguje gyroskop?

Gyroskop nebo gyroskop je založen na efekt gyroskopu. Toto je jev, ke kterému dochází, když zařízení tvořené diskem namontovaným na vodorovné ose, kolem kterého se disk volně otáčí vysokou rychlostí. Pokud pozorovatel udržuje osu pozadí levou rukou a osu přední pravou, při spouštění pravé ruky a zvedání levé bude pociťovat velmi zvláštní chování.

To, co pozorovatel pocítí, je to gyroskop tlačí pravou ruku a táhne levou ruku. Tomu se říká gyroskopický efekt. Nevím, jestli jste někdy drželi v ruce mechanický pevný disk (HDD) s vysokou rychlostí otáčení (7200 ot./min.), Když je v provozu, ale určitě si všimnete, že při pohybu má nějakou setrvačnost, něco takhle s vámi tady mluvím ...

Tento jev používají konvenční gyroskopy, aby věděli, kdy dojde k pohybu. I když aktuální vestavěná mikroelektronická zařízení V technologických zařízeních, o nichž se hovoří v tomto článku, se jedná o sofistikované prvky, které zachycují úhlové posunutí za jednotku času nebo to, jak rychle se tělo otáčí kolem své osy, pomocí jiného efektu.

Získávají velmi dobré přesnosti díky MEMS se známým účinkem vypadá jako Coriolis. V tomto případě to objevil Francouz Gaspard-Gustave Coriolis v roce 1836. Účinek je pozorován v rotujícím referenčním rámci, když je těleso v pohybu vzhledem k uvedenému referenčnímu rámci. Skládá se z relativního zrychlení těla v uvedeném systému otáčení. Uvedené zrychlení bude vždy kolmé na osu otáčení systému a na rychlost těla.

Objekt v tomto případě prochází zrychlením z pohledu rotujícího pozorovatele, jako by na objekt působila neskutečná síla, která jej zrychluje. Je to Coriolisova síla setrvačného nebo fiktivního typu, díky níž může být změřit úhlovou rychlost, integrace úhlové rychlosti s ohledem na čas, úhlové posunutí nebo jednoduše vědět, zda se objekt pohnul ...

Konkrétně v a Senzor typu MEMS, máte uvnitř malý čip, který má implementovaný gyroskop o velikosti od 1 do 100 mikrometrů, tedy ještě menší než lidský vlas. Toto zařízení je dostatečné k tomu, aby se při otáčení pohybovala malá rezonanční hmota se změnami úhlové rychlosti, která zase produkuje elektrické signály s velmi nízkým proudem, které budou čteny a interpretovány řídicími obvody.

Vlastnosti, které byste měli sledovat v gyroskopu

Některé z charakteristik, které byste měli vzít v úvahu, pokud jde o zvolte gyroskop pro váš projekt eson:

• Rango: maximální úhlová rychlost, kterou bude schopen měřit, nesmí překročit maximální rozsah gyroskopu, který si vyberete. Měli byste však mít také nejlepší možnou citlivost, čehož je dosaženo tím, že rozsah gyroskopu není o moc vyšší, než potřebujete.
• Přední část: Není to příliš velký problém, protože 95% gyroskopů na trhu má analogový výstup, i když existují digitální rozhraní typu SPI nebo sběrnice I2C.
• Počet náprav: stejně jako v akcelerometrech je to něco velmi důležitého. Obvykle nemají k dispozici tolik os jako v případě akcelerometrů, ale čím více, tím lépe. V dnešní době se začaly objevovat některé 3osy, což je velmi dobrá věc. Ale většina modelů má 1 nebo 2 osy, což by mělo stačit pro většinu projektů. U 3osých byste měli zjistit informace o modelu, abyste věděli, která osa měří zatáčku, protože další dvě mohou také měřit rozteč a natočení objektu, zatímco další měří rozteč a vybočení.
• Spotřeba: další z důležitých charakteristik, protože pokud váš projekt závisí na baterii nebo článku, musíte zvolit ten, který spotřebovává málo energie. Obecně to není moc, průměrná spotřeba se obvykle pohybuje kolem 100 mikroampérů. Některé pokročilejší budou mít funkci pozastavení napájení, pokud se nepoužívají.
• výtažek: některé mohou mít ve stejném modulu některé doplňky, například senzory akcelerometru, měřiče teploty atd.

Také pokud si koupíte moduly, budou mít čip a desku plošných spojů s některými doplňky, které usnadní jejich integraci s Arduino, například poskytnou připojení a napájecí piny atd.

Gyros si můžete koupit

Existuje několik gyroskopy si můžete koupit jak MPU 6050 který zahrnuje také akcelerometr. Již jsme to popsali v jiném článku, ale kromě toho existují další, které můžete snadno integrovat do svých elektronických projektů společně s Arduino.

• Můžete si koupit gyroskop jako ST Microelectronics LPY503AL. Je to jeden z nejpopulárnějších a jeho technický list si můžete přečíst zde.
• Můžete také použít setrvačný senzor jako Nebyly nalezeny žádné produkty.,Nebyly nalezeny žádné produkty. e Nebyly nalezeny žádné produkty., kromě MPU6050 ...

Jeho připojení a integrace s Arduino bude záviset na každém modelu a výrobci. Ale není to složité. Můžete zkontrolovat jejich datové listy a pinout vědět, jak je spravovat. Otázkou je vědět, jak pracují, aby věděli, jak vypočítat úhlový posun a že váš kód v Arduino IDE to interpretuje a podle toho generuje akci ...