Mange elektroniske projekter har brug for et ledelseselement, og det sker ved at have en gyroskop eller gyroskop. Dette element kan også registrere bevægelser eller drejninger på enheden og hjælpe med at generere en reaktion mod denne bevægelse. For eksempel, hvis det er en kommando, kan den rotere i den retning, som brugeren vil kontrollere et element eller et videospil.
den anvendelser af et gyroskop, som du kan forestille dig, er der mange, som den, der er integreret af smartphones, for at kunne vide, hvornår skærmen er roteret og udføre nogle kontrolhandlinger på operativsystemet, til at håndtere køretøjer eller videospilkarakterer osv. Det er også integreret i nogle bærbare computere for at bestemme, at udstyret er faldet og således være i stand til at slukke harddisken (HDD) i tide for at forhindre, at hovedet rammer den roterende disk og går i stykker osv.
De kan også bruges til styresystemer, for at vide, hvor en enhed skal hen. Dette tjener både til autonome robotter og andre systemer, der skal orienteres ordentligt uden indblanding eller med brugerintervention. Droner har også denne type elementer installeret og endda virtual reality-briller, augmented eller mixed reality, for at kunne tilpasse det billede, der ses i henhold til brugerens bevægelse ...
Også i militær industri Det har haft mange applikationer, såsom at kunne styre de første raketter og missiler, der kunne orienteres mod et mål på en bedre måde takket være disse gyroskoper. Derudover kan dette sammen med moderne satellitsystemer som GPS have meget høj præcision.
Som du kan se, applikationerne er mangeog helt sikkert har du som producent mere i dit hoved til dit fremtidige DIY-projekt ...
Lidt historie
El følelse af orientering det har været nødvendigt i mange år, især med navigation. De første systemer var baseret på en snurrende top, som i det XNUMX. århundrede af den britiske John Serson. Med det havde han til hensigt at give en anden brug til snurretoppen for at være i stand til at lokalisere horisonten i det åbne hav, når udsynet var reduceret eller nul.
Lidt efter lidt udviklede orienteringsanordningerne indtil det første gyroskop som sådan nr ville gå op til 1852, med Foucaults opfindelse. Det opstod som et produkt af et eksperiment for at demonstrere jordens rotation. Et element med et pendul, der kunne vise den drejning på en enkel måde.
Lidt efter lidt udviklede mekaniske enheder sig med spredning af luftfart og militærindustri til torpedoer og missiler. Det er nødvendigt at understrege i denne forstand Sperry Corp gyro, for militærindustrien, og det blev et af de første retningsbestemte og moderne koncepter.
Derefter begyndte de at forfine, reducere i størrelse, øge med hensyn til præcision, indtil de når de nuværende systemer elektronisk og miniaturiseret takket være teknologier som MEMS. Fra dette så vi allerede noget i MPU6050 vare fra denne blog.
Hvordan fungerer et gyroskop?
Gyroskopet eller gyroskopet er baseret på gyroskopeffekt. Dette er et fænomen, der opstår, når en enhed dannet af en disk monteret på en vandret akse, omkring hvilken disken roterer frit ved høj hastighed. Hvis en observatør fastholder baggrundsaksen med venstre hånd og frontaksen med højre, når han sænker højre hånd og hæver den venstre, vil han føle en meget ejendommelig opførsel.
Hvad observatøren vil føle, er det gyroskopet skubber din højre hånd og trækker din venstre hånd. Dette er det, der er kendt som gyroskopeffekten. Jeg ved ikke, om du nogensinde har holdt en mekanisk harddisk (HDD) i din hånd med høje rotationshastigheder (7200 RPM), når den er i drift, men du vil helt sikkert observere, at den har en vis inerti, når du flytter den, noget som dette er hvad jeg taler til dig her ...
Nå, dette fænomen bruges af konventionelle gyroskoper for at være i stand til at vide, hvornår en bevægelse opstår. Selvom den nuværende indlejrede mikroelektroniske enheder I de teknologiske enheder, som der henvises til i denne artikel, er de sofistikerede elementer, der fanger vinkelforskydningen pr. Tidsenhed, eller hvor hurtigt et legeme roterer omkring sin akse ved hjælp af en anden effekt.
De får meget gode præcisioner takket være MEMS med en kendt effekt ligner Coriolis. I dette tilfælde blev det opdaget af franskmanden Gaspard-Gustave Coriolis i 1836. Effekten observeres i en roterende referenceramme, når et legeme er i bevægelse i forhold til nævnte referenceramme. Den består af en relativ acceleration af kroppen i rotationssystemet. Nævnte acceleration vil altid være vinkelret på systemets rotationsakse og på kroppens hastighed.
Objektet i dette tilfælde gennemgår en acceleration set fra den roterende observatørs synspunkt, som om der var en uvirkelig kraft på objektet, der fremskynder det. Det er en Coriolis-styrke af inerti eller fiktiv type, takket være hvilken det kan være måle vinkelhastighed, integrering af vinkelhastigheden i forhold til tid, vinkelforskydning eller simpelthen at vide, om et objekt er bevæget ...
Specifikt i en MEMS-sensor, har du en lille chip indeni, der er implementeret et gyroskop med en størrelse, der spænder fra 1 til 100 mikron, det vil sige endnu mindre end et menneskehår. Denne enhed er tilstrækkelig, så når den drejes, bevæger en lille resonansmasse sig med ændringer i vinkelhastigheden, hvilket igen producerer elektriske signaler med meget lav strøm, der læses og fortolkes af kontrolkredsløbet.
Egenskaber, som du skal overholde i et gyroskop
Nogle af de egenskaber, som du skal tage i betragtning, når det kommer til vælg en gyro til dit projekt eson:
- Rango: maksimal vinkelhastighed, som den kan måle, må ikke overstige det maksimale område for det gyroskop, du vælger. Du skal dog også have den bedst mulige følsomhed, og dette opnås ved at gøre gyroområdet ikke meget højere, end du har brug for.
- grænseflade: Det er ikke for meget af et problem, da 95% af gyroskoperne på markedet har analog output, selvom der er nogle med et digitalt interface af SPI-typen eller I2C-bussen.
- Antal aksler: som i accelerometre er det noget meget vigtigt. De har normalt ikke så mange akser til rådighed som i tilfælde af accelerometre, men jo mere jo bedre. I dag er nogle 3-akser begyndt at dukke op, hvilket er en meget god ting. Men de fleste modeller har 1 eller 2 akser, hvilket skulle være tilstrækkeligt til de fleste projekter. I de 3-aksede bør du konsultere modeloplysningerne for at vide, hvilken akse der måler drejningen, da de to andre også kan måle stigningen og rullen på et objekt, mens en anden måler stigningen og yaw.
- Forbrug: en anden af de vigtige egenskaber, da hvis dit projekt afhænger af et batteri eller en celle, skal du vælge en, der bruger lidt energi. Generelt er det ikke for meget, det gennemsnitlige forbrug er normalt omkring 100 mikro ampere. Nogle mere avancerede har en power suspend-funktion, når den ikke er i brug.
- ekstrakt: nogle kan have nogle ekstraudstyr, såsom accelerometersensorer, temperaturmålere osv., i det samme modul.
Også, hvis du køber moduler, de vil have chippen og et printkort med nogle ekstraudstyr, der letter deres integration med Arduino, for eksempel ved at levere tilslutning og strømstifter osv.
Gyros du kan købe
Der er flere gyros du kan købe som MPU6050 som også inkluderer accelerometer. Vi har allerede beskrevet det i en anden artikel, men derudover er der andre, som du nemt kan integrere i dine elektroniske projekter sammen med Arduino.
- Du kan købe en gyro som ST Microelectronics LPY503AL. Det er en af de mest populære, og du kan læse databladet her.
- Du kan også bruge inerti-sensor som Ingen produkter fundet.,Ingen produkter fundet. e Ingen produkter fundet., ud over MPU6050 ...
Dens forbindelse og integration med Arduino afhænger af hver model og producent. Men det er ikke kompliceret. Du kan tjekke deres datablad og pinout at vide, hvordan man styrer dem. Spørgsmålet er at vide, hvordan de arbejder for at vide, hvordan man beregner vinkelforskydningen, og at din kode i Arduino IDE fortolker den og genererer en handling i overensstemmelse hermed ...