Wiele projektów elektronicznych wymaga elementu zarządzania, a dzieje się to poprzez posiadanie żyroskop lub żyroskop. Ten element może również wykrywać ruchy lub obroty urządzenia i pomóc w wygenerowaniu reakcji na ten ruch. Na przykład, jeśli jest to polecenie, może obracać się w kierunku, w którym użytkownik chce sterować elementem lub grą wideo.
Te zastosowania żyroskopu, jak możesz sobie wyobrazić, jest ich wiele, takich jak ten, który integrują smartfony, aby wiedzieć, kiedy ekran został obrócony i wykonać pewne czynności kontrolne w systemie operacyjnym, aby obsługiwać pojazdy lub postacie z gier wideo itp. Jest również zintegrowany z niektórymi laptopami, aby określić, że sprzęt został upuszczony, a tym samym jest w stanie wyłączyć dysk twardy (HDD) na czas, aby zapobiec uderzeniu głowicy w obracający się dysk i pęknięciu itp.
Można do nich również przyzwyczaić systemy naprowadzania, aby wiedzieć, dokąd zmierza urządzenie. Służy to zarówno autonomicznym robotom, jak i innym systemom, które muszą być odpowiednio zorientowane bez interwencji lub z interwencją użytkownika. Drony mają również zainstalowane tego typu elementy, a nawet okulary wirtualnej rzeczywistości, rzeczywistość rozszerzoną lub mieszaną, aby móc dostosować obraz, który jest widziany do ruchu użytkownika ...
Również w przemysł wojskowy Miał wiele zastosowań, na przykład był w stanie zorientować pierwsze rakiety i pociski, które dzięki tym żyroskopom mogły być lepiej zorientowane na cel. Ponadto, wraz z nowoczesnymi systemami satelitarnymi, takimi jak GPS, może charakteryzować się bardzo dużą precyzją.
Jak widzisz, zastosowań jest wielei na pewno Ty, jako twórca, masz więcej w głowie na swój przyszły projekt DIY ...
Trochę de Historia
El poczucie orientacji było to konieczne od wielu lat, zwłaszcza w przypadku nawigacji. Pierwsze systemy były oparte na bączku, takim jak ten z XVIII wieku Brytyjczyka Johna Sersona. Dzięki niemu próbował ponownie wykorzystać bączek, aby móc zlokalizować horyzont na pełnym morzu, gdy widoczność była zmniejszona lub zerowa.
Stopniowo urządzenia do orientacji ewoluowały, aż do pierwszego żyroskopu jako takiego nie wzrośnie do 1852 roku, z wynalazkiem Foucaulta. Pojawił się jako produkt eksperymentu mającego na celu zademonstrowanie obrotu Ziemi. Element z wahadłem, który mógłby w prosty sposób pokazać ten obrót.
Stopniowo urządzenia mechaniczne ewoluowały wraz z rozprzestrzenianiem się torped i pocisków w przemyśle lotniczym i wojskowym. W tym sensie należy podkreślić Żyroskop Sperry Corp, dla przemysłu wojskowego i stała się jedną z pierwszych kierunkowych i nowoczesnych koncepcji.
Następnie zaczną udoskonalać, zmniejszać rozmiar, zwiększać precyzję, aż dotrą do obecnych systemów elektroniczne i zminiaturyzowane dzięki technologiom takim jak MEMS. Z tego już widzieliśmy coś w MPU6050 poz z tego bloga.
Jak działa żyroskop?
Żyroskop lub żyroskop jest oparty na efekt żyroskopu. Jest to zjawisko występujące, gdy urządzenie utworzone przez dysk zamontowany na osi poziomej, wokół którego dysk obraca się swobodnie z dużą prędkością. Jeśli obserwator przytrzyma lewą ręką oś tła, a prawą oś przedniej, opuszczając prawą rękę i podnosząc lewą, odczuje bardzo osobliwe zachowanie.
Obserwator poczuje to żyroskop popycha twoją prawą rękę i ciągnie lewą. Nazywa się to efektem żyroskopu. Nie wiem, czy kiedykolwiek trzymałeś w dłoni mechaniczny dysk twardy (HDD) o dużej prędkości obrotowej (7200 RPM), gdy jest uruchomiony, ale na pewno zauważysz, że ma pewną bezwładność, gdy go przesuniesz, coś w stylu oto co do was tu mówię ...
Cóż, to zjawisko jest wykorzystywane przez konwencjonalne żyroskopy, aby wiedzieć, kiedy następuje ruch. Chociaż obecny wbudowane urządzenia mikroelektroniczne W urządzeniach technologicznych, o których mowa w tym artykule, są to wyrafinowane elementy, które rejestrują przemieszczenie kątowe na jednostkę czasu lub szybkość, z jaką ciało obraca się wokół własnej osi, wykorzystując inny efekt.
Uzyskują bardzo dobrą precyzję dzięki MEMS ze znanym efektem wygląda jak Coriolis. W tym przypadku zostało to odkryte przez Francuza Gasparda-Gustave'a Coriolisa w 1836 roku. Efekt jest obserwowany w obracającym się układzie odniesienia, gdy ciało jest w ruchu względem wymienionego układu odniesienia. Polega ona na względnym przyspieszeniu ciała we wspomnianym układzie obrotu. Wspomniane przyspieszenie będzie zawsze prostopadłe do osi obrotu układu i do prędkości ciała.
Obiekt w tym przypadku podlega przyspieszeniu z punktu widzenia wirującego obserwatora, tak jakby działała na niego nierealna siła, która go przyspiesza. Jest to siła Coriolisa typu inercyjnego lub fikcyjnego, dzięki czemu może być zmierzyć prędkość kątową, całkowanie prędkości kątowej w czasie, przemieszczenie kątowe lub po prostu wiedza, czy obiekt się poruszył ...
W szczególności w Czujnik typu MEMS, w środku znajduje się mały chip, w którym został zaimplementowany żyroskop o wielkości od 1 do 100 mikrometrów, czyli nawet mniejszy niż ludzki włos. To urządzenie jest wystarczające, aby podczas obracania mała masa rezonansowa poruszała się wraz ze zmianami prędkości kątowej, z kolei wytwarzając sygnały elektryczne o bardzo niskim natężeniu prądu, które będą odczytywane i interpretowane przez obwody sterujące.
Cechy, które powinieneś obserwować w żyroskopie
Oto kilka cech, które należy wziąć pod uwagę wybierz żyroskop dla twojego projektu eson:
- Rango: maksymalna prędkość kątowa, którą będzie w stanie zmierzyć, nie powinna przekraczać maksymalnego zakresu wybranego żyroskopu. Jednak powinieneś mieć również najlepszą możliwą czułość, a osiąga się to poprzez ustawienie zakresu żyroskopu niewiele większego niż potrzebujesz.
- Zaczepy: Nie jest to zbyt duży problem, ponieważ 95% żyroskopów na rynku ma wyjście analogowe, chociaż są takie z interfejsem cyfrowym typu SPI lub magistralą I2C.
- Liczba osi: tak jak w akcelerometrach, to jest coś bardzo ważnego. Zwykle nie mają tak wielu dostępnych osi, jak w przypadku akcelerometrów, ale im więcej, tym lepiej. Obecnie zaczęły pojawiać się trzy osie, co jest bardzo dobrą rzeczą. Ale większość modeli ma 3 lub 1 osie, co powinno wystarczyć dla większości projektów. W przypadku 2-osiowych należy sprawdzić informacje o modelu, aby wiedzieć, która oś mierzy skręt, ponieważ pozostałe dwie mogą również mierzyć nachylenie i przechylenie obiektu, podczas gdy inna mierzy nachylenie i odchylenie.
- Konsumpcja: kolejna z ważnych cech, ponieważ jeśli twój projekt zależy od baterii, musisz wybrać taką, która zużywa mało energii. W sumie to nie za dużo, średnie zużycie to zwykle około 100 mikroamperów. Niektóre bardziej zaawansowane będą miały funkcję wstrzymania zasilania, gdy nie są używane.
- Extras: niektóre mogą mieć pewne dodatki, takie jak czujniki przyspieszeniomierza, mierniki temperatury itp. w tym samym module.
Ponadto, jeśli kupisz modułyBędą miały chip i płytkę drukowaną z dodatkami, które ułatwią ich integrację z Arduino, np. Zapewnią piny połączeniowe i zasilające itp.
Gyros, które możesz kupić
Jest ich kilka żyroskopy, które możesz kupić jak MPU6050 który obejmuje również akcelerometr. Opisaliśmy to już w innym artykule, ale poza tym są inne, które możesz łatwo zintegrować ze swoimi projektami elektronicznymi razem z Arduino.
- Możesz kupić żyroskop, taki jak ST Mikroelektronika LPY503AL. Jest to jeden z najpopularniejszych i możesz przeczytać jego arkusz danych tutaj.
- Możesz także użyć czujnik bezwładnościowy jak Nie znaleziono produktów,Nie znaleziono produktów e Nie znaleziono produktów, oprócz MPU6050 ...
Jego połączenie i integracja z Arduino będzie zależało od każdego modelu i producenta. Ale to nie jest skomplikowane. Możesz sprawdzić ich arkusze danych i pinout wiedzieć, jak nimi zarządzać. Chodzi o to, aby wiedzieć, jak działają, aby wiedzieć, jak obliczyć przemieszczenie kątowe i czy twój kod w Arduino IDE interpretuje je i odpowiednio generuje akcję ...