Žiroskops: viss, kas jums jāzina

Žiroskopa modulis

Daudziem elektroniskiem projektiem ir nepieciešams pārvaldības elements, un tas notiek ar žiroskopu vai žiroskopu. Šis elements var arī noteikt ierīces kustības vai pagriezienus un palīdzēt radīt reakciju pret šo kustību. Piemēram, ja tā ir komanda, tā var pagriezties virzienā, kurā lietotājs vēlas vadīt elementu vai videospēli.

the žiroskopa pielietojumi, kā jūs varat iedomāties, ir daudz, piemēram, viedtālruņu integrētais, lai varētu uzzināt, kad ekrāns ir pagriezts, un veikt operētājsistēmas vadības darbības, rīkoties ar transportlīdzekļiem vai video spēļu rakstzīmēm utt. Tas ir arī integrēts dažos klēpjdatoros, lai noteiktu, vai aprīkojums ir nomests, un tādējādi varētu laikus izslēgt cieto disku (HDD), lai novērstu galvas triecienu pret rotējošu disku un salūšanu utt.

Pie tiem var arī pierast vadības sistēmas, lai uzzinātu, kur iet ierīce. Tas kalpo gan autonomiem robotiem, gan citām sistēmām, kurām jābūt pareizi orientētām bez iejaukšanās vai ar lietotāja iejaukšanos. Droniem ir uzstādīti arī šāda veida elementi un pat virtuālās realitātes brilles, papildināta vai jaukta realitāte, lai spētu pielāgot redzamo attēlu atbilstoši lietotāja kustībai ...

Arī militārā rūpniecība Tam ir bijuši daudzi pielietojumi, piemēram, spēja vadīt pirmās raķetes un raķetes, kuras, pateicoties šiem žiroskopiem, varēja labāk orientēt uz mērķi. Turklāt tam kopā ar modernām satelītu sistēmām, piemēram, GPS, var būt ļoti augsta precizitāte.

Kā tu redzi, pieteikumu ir daudz, un, protams, jums kā ražotājam ir vairāk galvu par jūsu nākamo DIY projektu ...

Nedaudz vēstures

Žiroskopa efekts

El orientācijas izjūta tas ir bijis vajadzīgs daudzus gadus, īpaši ar navigāciju. Pirmo sistēmu pamatā bija vērpšanas virsma, piemēram, britu Džona Sersona XNUMX. gadsimta sistēma. Ar to viņš bija iecerējis vēlreiz izmantot vērpšanas virsotni, lai spētu atrast horizontu atklātā jūrā, kad redzamība bija samazināta vai tā bija zema.

Pamazām orientēšanās ierīces attīstījās līdz pirmajam žiroskopam kā tādam varētu iet līdz 1852. gadam, ar Fuko izgudrojumu. Tas parādījās kā eksperimenta produkts, lai parādītu Zemes rotāciju. Elements ar svārstu, kas varētu šo pagriezienu parādīt vienkāršā veidā.

Pamazām mehāniskās ierīces attīstījās līdz ar torpēdu un raķešu aeronavigācijas un militārās nozares izplatību. Šajā ziņā ir jāuzsver Sperry Corp žiroskops, militārajai rūpniecībai, un tas kļuva par vienu no pirmajiem virziena un mūsdienu jēdzieniem.

Pēc tam viņi sāks pilnveidoties, samazināt izmērus, palielināties precizitātes ziņā, līdz sasniegs pašreizējās sistēmas elektroniski un miniaturizēti, pateicoties tādām tehnoloģijām kā MEMS. No tā mēs jau kaut ko redzējām MPU6050 prece no šī emuāra.

Kā darbojas žiroskops?

MEMS žiroskops

Žiroskopa vai žiroskopa pamatā ir žiroskopa efekts. Šī ir parādība, kas rodas, kad ierīce, kuru veido disks, kas uzstādīts uz horizontālas ass, ap kuru disks brīvi griežas lielā ātrumā. Ja novērotājs uztur fona asi ar kreiso roku un priekšējās asi ar labo, nolaižot labo roku un paceļot kreiso, viņš sajutīs ļoti savdabīgu uzvedību.

Ko novērotājs jutīs, tas ir žiroskops nospiež labo roku un velk kreiso roku. Tas ir tas, kas ir pazīstams kā žiroskopa efekts. Es nezinu, vai jūs kādreiz esat turējis rokā mehānisku cieto disku (HDD) ar lielu rotācijas ātrumu (7200 RPM), kad tas darbojas, bet jūs noteikti ievērosiet, ka, pārvietojot to, tam ir zināma inerce piemēram, to es šeit ar tevi runāju ...

Nu, šo parādību izmanto parastie žiroskopi, lai varētu zināt, kad notiek kustība. Lai gan pašreizējais iegultās mikroelektroniskās ierīces Šajā rakstā minētajās tehnoloģiskajās ierīcēs tie ir sarežģīti elementi, kas fiksē leņķisko nobīdi laika vienībā vai cik ātri ķermenis griežas ap savu asi, izmantojot citu efektu.

Viņi iegūst ļoti labu precizitāti, pateicoties MEMS ar zināmu efektu izskatās pēc Koriolisa. Šajā gadījumā to atklāja francūzis Gaspards-Gustavs Korioliss 1836. gadā. Efekts tiek novērots rotējošā atskaites kadrā, kad ķermenis ir kustībā attiecībā pret minēto atsauces rāmi. Tas sastāv no ķermeņa relatīvā paātrinājuma minētajā rotācijas sistēmā. Minētais paātrinājums vienmēr būs perpendikulārs sistēmas rotācijas asij un ķermeņa ātrumam.

Objekts šajā gadījumā no rotējošā novērotāja viedokļa piedzīvo paātrinājumu, it kā uz objektu būtu nereāls spēks, kas to paātrina. Tas ir inerces vai fiktīva tipa Koriolisa spēks, pateicoties kuram tas var būt izmērīt leņķisko ātrumu, integrējot leņķisko ātrumu attiecībā pret laiku, leņķa nobīdi vai vienkārši zinot, vai objekts ir pārvietojies ...

Konkrēti, a MEMS tipa sensors, jums iekšpusē ir maza mikroshēma, kurā ir ieviests žiroskops, kura izmērs svārstās no 1 līdz 100 mikrometriem, tas ir, pat mazāks par cilvēka matiem. Šī ierīce ir pietiekama, lai to pagriežot, neliela rezonanses masa pārvietotos ar leņķa ātruma izmaiņām, savukārt radot ļoti zemas strāvas elektriskos signālus, kurus nolasīs un interpretēs vadības ķēde.

Raksturlielumi, kas jums jāievēro žiroskopā

žiroskopa mikroshēma

Dažas īpašības, kas jums jāņem vērā, kad runa ir izvēlieties žiroskopu jūsu projekta eson:

  • Rango: maksimālais leņķa ātrums, ko tas varēs izmērīt, nedrīkst pārsniegt izvēlētā žiroskopa maksimālo diapazonu. Tomēr jums vajadzētu būt arī pēc iespējas labākai jutībai, un tas tiek panākts, padarot žiroskopu diapazonu ne daudz augstāku nekā jums nepieciešams.
  • Saskarne: Tā nav pārāk liela problēma, jo 95% no tirgū esošajiem žiroskopiem ir analogā izeja, lai gan ir daži ar SPI tipa vai I2C kopnes digitālo saskarni.
  • Asu skaits: tāpat kā akselerometros, tas ir kaut kas ļoti svarīgs. Viņiem parasti nav pieejams tik daudz asu kā akselerometriem, bet jo vairāk, jo labāk. Mūsdienās sāka parādīties dažas 3 asis, kas ir ļoti laba lieta. Bet lielākajai daļai modeļu ir 1 vai 2 asis, ar ko vajadzētu pietikt lielākajai daļai projektu. Trīs asīs jums vajadzētu iepazīties ar modeļa informāciju, lai uzzinātu, kura ass mēra pagriezienu, jo pārējie divi var izmērīt arī objekta piķi un ripojumu, bet cits - piķi un līkumu.
  • Patēriņš: vēl viena svarīga īpašība, jo, ja jūsu projekts ir atkarīgs no akumulatora vai šūnas, jums jāizvēlas tāds, kas patērē maz enerģijas. Parasti tas nav pārāk daudz, vidējais patēriņš parasti ir aptuveni 100 mikro ampēri. Dažiem progresīvākiem būs strāvas apturēšanas funkcija, kad tos nelietos.
  • Ekstras: dažiem tajā pašā modulī var būt dažas ekstras, piemēram, akselerometra sensori, temperatūras mērītāji utt.

Arī tad, ja jūs pērkat moduļi, viņiem būs mikroshēma un PCB ar dažām ekstrām, kas atvieglos viņu integrāciju ar Arduino, piemēram, nodrošinot savienojuma un strāvas tapas utt.

Gyros jūs varat iegādāties

Vairāki žiroskopus, kurus varat iegādātiesMPU6050 kas ietver arī akselerometru. Mēs to jau aprakstījām citā rakstā, bet bez tam ir arī citi, kurus jūs varat viegli integrēt savos elektroniskajos projektos kopā ar Arduino.

  • Jūs varat iegādāties žiroskopu, piemēram, ST Microelectronics LPY503AL. Tas ir viens no populārākajiem, un tās datu lapu varat izlasīt šeit.
  • Varat arī izmantot inerciālais sensorsNetika atrasts neviens produkts.,Netika atrasts neviens produkts. e Netika atrasts neviens produkts., papildus MPU6050 ...

Tās savienojums un integrācija ar Arduino būs atkarīga no katra modeļa un ražotāja. Bet tas nav sarežģīti. Jūs varat pārbaudīt viņu datu lapas un pinout zināt, kā tos pārvaldīt. Jautājums ir zināt, kā viņi strādā, lai uzzinātu, kā aprēķināt leņķa nobīdi un vai jūsu kods Arduino IDE to interpretē un attiecīgi ģenerē darbību ...


Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti ar *

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.