Гіроскоп: все, що потрібно знати

Модуль гіроскопа

Багато електронних проектів потребують елемента управління, і це відбувається завдяки наявності гіроскоп або гіроскоп. Цей елемент може також виявляти рухи або повороти пристрою та допомагати викликати реакцію проти цього руху. Наприклад, якщо це команда, вона може обертатися в напрямку, в якому користувач хоче керувати елементом або відеоігрою.

The застосування гіроскопа, як ви можете собі уявити, існує багато таких, як інтегрований смартфонами, щоб мати змогу знати, коли екран повернутий, та виконувати певні дії управління операційною системою, обробляти транспортні засоби або персонажів відеоігор тощо. Він також інтегрований у деякі ноутбуки, щоб визначити, що обладнання було скинуто, і таким чином мати можливість вимикати жорсткий диск (HDD) вчасно, щоб запобігти удару головки об обертовий диск та його поломку тощо.

До них також можна звикнути системи наведення, щоб знати, куди рухається пристрій. Це служить як для автономних роботів, так і для інших систем, які повинні бути правильно орієнтовані без втручання або за участю користувача. На безпілотниках також встановлені елементи цього типу, і навіть окуляри для віртуальної реальності, доповнена або змішана реальність, щоб мати можливість адаптувати зображення, яке бачиться, відповідно до руху користувача ...

Також у військова промисловість Він мав багато застосувань, наприклад, можливість орієнтувати перші ракети та ракети, які могли б краще орієнтуватися на ціль завдяки цим гіроскопам. Крім того, це, разом із сучасними супутниковими системами, такими як GPS, може мати дуже високу точність.

Як ти бачиш, додатків багато, і, безумовно, у вас, як у виробника, є більше в голові для вашого майбутнього проекту "зроби сам" ...

трохи історії

Ефект гіроскопа

El почуття орієнтації це було потрібно протягом багатьох років, особливо з навігацією. Перші системи базувалися на спінінгу, як у XNUMX столітті британцем Джоном Серсоном. З його допомогою він мав намір ще раз використати спінінг, щоб мати можливість знаходити горизонт у відкритому морі, коли видимість була зменшена або нульовою.

Поступово орієнтаційні пристрої розвивалися до першого гіроскопа як такого піде до 1852 року, з винаходом Фуко. Вона виникла як результат експерименту, щоб продемонструвати обертання Землі. Елемент з маятником, який міг би просто показати цей поворот.

Поступово механічні пристрої еволюціонували із розповсюдженням авіаційної та військової промисловості для торпед та ракет. Необхідно наголосити в цьому сенсі на Гіроскоп Sperry Corp, для військової промисловості, і це стало однією з перших спрямованих та сучасних концепцій.

Після цього вони починали вдосконалювати, зменшувати розміри, збільшуватись з точки зору точності, поки не досягнуть діючих систем електронний та мініатюризований завдяки таким технологіям, як MEMS. З цього ми вже щось бачили в MPU6050 елемент з цього блогу.

Як працює гіроскоп?

Гіроскоп MEMS

Гіроскоп або гіроскоп базується на ефект гіроскопа. Це явище, яке виникає, коли пристрій, утворений диском, встановленим на горизонтальній осі, навколо якого диск вільно обертається з великою швидкістю. Якщо спостерігач підтримує вісь фону лівою рукою, а вісь фронту - правою, при опусканні правої руки та піднятті лівої він відчуватиме дуже своєрідну поведінку.

Що відчує спостерігач, це те гіроскоп штовхає вашу праву руку і тягне ліву руку. Це те, що відоме як ефект гіроскопа. Я не знаю, чи тримали ви коли-небудь у руці механічний жорсткий диск (HDD) з високою швидкістю обертання (7200 об / хв), коли він працює, але, звичайно, ви помітите, що він має певну інерцію, коли ви його рухаєте, щось на зразок це те, про що я тобі тут говорю ...

Ну, це явище використовується звичайними гіроскопами, щоб знати, коли відбувається рух. Хоча нинішній вбудовані мікроелектронні пристрої У технологічних пристроях, про які йдеться в цій статті, вони є складними елементами, які фіксують кутове переміщення за одиницю часу або те, як швидко тіло обертається навколо своєї осі, використовуючи інший ефект.

Вони отримують дуже хороші точності завдяки MEMS з відомим ефектом виглядає як Коріоліс. У цьому випадку це було відкрито французом Гаспардом-Гюставом Коріолісом у 1836 р. Ефект спостерігається у обертовій системі відліку, коли тіло знаходиться в русі щодо згаданої системи відліку. Він складається з відносного прискорення тіла в зазначеній системі обертання. Зазначене прискорення завжди буде перпендикулярним до осі обертання системи та до швидкості руху тіла.

Об'єкт у цьому випадку зазнає прискорення з точки зору обертового спостерігача, ніби на об'єкт діє нереальна сила, що його прискорює. Це сила Коріоліса інерційного або фіктивного типу, завдяки якій вона може бути виміряти кутову швидкість, інтегрування кутової швидкості відносно часу, кутового переміщення або просто знання, чи перемістився об'єкт ...

Зокрема, в a Датчик типу MEMS, у вас всередині є невеликий чіп, в який вбудований гіроскоп розміром від 1 до 100 мікрометрів, тобто навіть менший за людське волосся. Цього пристрою достатньо, щоб при обертанні невелика резонансна маса рухалася зі зміною кутової швидкості, у свою чергу виробляючи електричні сигнали дуже низького струму, які будуть зчитуватися і інтерпретуватися схемою управління.

Характеристики, які слід дотримуватися в гіроскопі

чіп гіроскопа

Деякі характеристики, які слід враховувати, коли справа доходить вибрати гіроскоп для вашого проекту eson:

  • Ранго: максимальна кутова швидкість, яку він зможе виміряти, не повинна перевищувати максимальний діапазон вибраного вами гіроскопа. Однак ви також повинні мати якнайкращу чутливість, і це досягається завдяки зростанню діапазону гіроскопів не набагато вищим, ніж вам потрібно.
  • Інтерфейс: Це не надто велика проблема, оскільки 95% гіроскопів на ринку мають аналоговий вихід, хоча є і такі, що мають цифровий інтерфейс типу SPI або шину I2C.
  • Кількість осей: як і в акселерометрах, це щось дуже важливе. Зазвичай у них немає такої кількості осей, як у випадку акселерометрів, але чим більше, тим краще. У наш час почали з'являтися деякі 3-осі, що дуже добре. Але більшість моделей мають 1 або 2 осі, що має бути достатнім для більшості проектів. У 3-осьових моделях вам слід ознайомитися з інформацією про модель, щоб дізнатись, яка вісь вимірює поворот, оскільки інші дві також можуть вимірювати висоту кроку та нахилу об’єкта, тоді як інша вимірює висоту та похитнення.
  • Споживання: ще одна з важливих характеристик, оскільки якщо ваш проект залежить від акумулятора, ви повинні вибрати такий, який споживає мало енергії. Загалом це не надто багато, середнє споживання зазвичай становить близько 100 мікро ампер. Деякі більш просунуті будуть мати функцію призупинення живлення, коли вони не використовуються.
  • Додатково: деякі можуть мати деякі додаткові елементи, такі як датчики акселерометра, лічильники температури тощо в тому самому модулі.

Крім того, якщо ви купуєте модуліВони матимуть мікросхему та друковану плату з деякими додатковими елементами, що полегшить їх інтеграцію з Arduino, наприклад, забезпечуючи підключення та висновки живлення тощо.

Гіроскопи можна придбати

Є кілька гіроскопи, які ви можете придбати як MPU6050 який також включає акселерометр. Ми вже описували це в іншій статті, але крім цього, є й інші, які ви можете легко інтегрувати у свої електронні проекти разом з Arduino.

  • Ви можете придбати такий гіроскоп, як ST Microelectronics LPY503AL. Це одне з найпопулярніших, і Ви можете прочитати його таблицю даних тут.
  • Ви також можете використовувати інерційний датчик як Не знайдено жодної продукції,Не знайдено жодної продукції e Не знайдено жодної продукції, на додаток до MPU6050 ...

Його зв’язок та інтеграція з Arduino буде залежати від кожної моделі та виробника. Але це не складно. Ви можете перевірити їх таблиці даних та розпіновка щоб знати, як ними керувати. Питання полягає в тому, щоб знати, як вони працюють, щоб знати, як розрахувати кутове переміщення, і що ваш код в Arduino IDE інтерпретує його і відповідно генерує дію ...


Зміст статті відповідає нашим принципам редакційна етика. Щоб повідомити про помилку, натисніть тут.

Будьте першим, щоб коментувати

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований.

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.

Тест з англійської мовиТест каталонськаіспанська вікторина