Hatalmas számú találmány létezik, amelyeket a különféle eszközökben és eszközökben való felhasználás hosszú és nagyon gazdag története jellemez. Gyakran hallhatja valaminek a nevét, de még csak fogalma sincs arról, hogy mire szánják. Itt adódik a kérdés, hogy mi az a giroszkóp? Érdemes kitalálni.
A giroszkóp olyan navigációs eszköz, amelynek fő eleme egy gyorsan forgó rotor, amely úgy van rögzítve, hogy a forgástengelye forog. Két kardánkeret három szabadságfokot biztosít. A készüléket érő külső hatások hiányában a forgórész saját forgástengelye állandó irányt tart a térben. Ha olyan külső erő nyomatéka hat rá, amely a saját forgástengelyét forgatni hajlamos, akkor nem a pillanat iránya, hanem egy rá merőleges tengely körül kezdi meg mozgását.
Ha arról beszélünk, hogy mi a giroszkóp, akkor érdemes megjegyezni, hogy egy minőségileg kiegyensúlyozott és meglehetősen gyorsan forgó, rendkívül fejlett csapágyakra szerelt, alacsony súrlódású eszközben gyakorlatilag nincs külső erők pillanata, így az eszköz képes a térbeli orientációját szinte változatlan formában tartja. Ezért képes jelezni annak az alapnak a forgásszögét, amelyre rögzítve van. Pontosan így mutatta be először egyértelműen J. Foucault francia fizikus. Ha a tengely forgását egy speciális rugó korlátozza, akkor az eszköz felszerelésekor, amelyen fordul, a giroszkóp addig deformálja a rugót, amíg a külső erő kiegyensúlyozódik. BAN BEN ez az eset a rugó feszítő vagy összenyomó ereje arányos lesz a repülőgép szögsebességével. Ez az elve a repülési irányjelzőnek és sok más giroszkópos eszköznek. Mivel a csapágyakban nagyon kicsi a súrlódás ahhoz, hogy a giroszkóp forgórésze forogjon, nincs szükség sok energiára. A mozgás elindításához és fenntartásához általában elegendő egy kis teljesítményű villanymotor vagy egy sűrített levegősugár.
Leggyakrabban ezt az eszközt érzékelő elemként használják giroszkópos műszerek jelzésére, valamint az automatikus vezérléssel működő eszközök forgásszögének vagy szögsebességének érzékelőjeként. Egyes esetekben a giroszkóp energia- vagy nyomatékgenerátorként szolgálhat.
Jelenleg a giroszkóp működési elve lehetővé teszi aktív használatát a repülésben, a hajózásban és az űrhajózásban. Szinte minden tengerjáró hajó rendelkezik giroiránytűvel a hajó automatikus vagy kézi vezérléséhez, és néhányan girostabilizátort is használnak. A haditengerészeti tüzérség tűzvezető rendszere általában sok kiegészítő giroszkóppal van felszerelve, amelyek stabil vonatkoztatási rendszert biztosítanak, vagy szögsebességek mérésére szolgálnak.
Ha megérti, mi a giroszkóp, akkor meg kell értenie, hogy nélküle egyszerűen elképzelhetetlen automatikus vezérlés torpedók. A helikopterek és repülőgépek is szükségszerűen fel vannak szerelve ezekkel az eszközökkel, hogy adják megbízható információk a navigációs és stabilizációs rendszerek működéséről. Ilyen eszközök a helyzetjelző, giroszkópos fordulat- és dőlésjelző, függőleges giroszkóp. Ha egy giroszkóppal rendelkező helikoptert vesszük figyelembe, akkor ez az eszköz mutatóeszközként és autopilot-érzékelőként is szolgálhat. Sok repülőgép giroszkóppal stabilizált és egyéb berendezésekkel van felszerelve - giroszkópos kamerákkal, giroszkópokkal, navigációs irányzékokkal. A katonai repülésben a giroszkópokat aktívan használják a bombázások és a légi tüzelés komponenseiként.
Tehát, ha figyelembe vesszük, mi a giroszkóp, akkor meg kell jegyezni, hogy ezt az eszközt nem csak a korábban jelzett területeken használják aktívan. Modern okostelefonokés a tabletták tömeggel vannak felszerelve további jellemzőkés modulok, míg egyesek nagyon hasznosak, míg mások zavarhatják a készülék kényelmes használatát, bosszantava a felhasználókat. Az egyik a telefonban található giroszkóp, amely a készülék használatakor válik egyértelművé. Egyrészt nagyon hasznosnak bizonyul, bár másrészt a legtöbb felhasználó inkább egyszerűen kikapcsolja.
Először el kell döntenie, hogy milyen eszközről van szó, és milyen funkciókkal rendelkezik. Tehát egy giroszkóp a telefonban az, amelyre szükség van annak meghatározásához, hogy az eszköz hogyan helyezkedik el a térben. Bizonyos esetekben ez az érzékelő használható a készülék egyes elemeinek megóvására a jövőbeni leeséstől. Valójában ezt az érzékelőt úgy tervezték, hogy meghatározza a helyzet változását, valamint gyorsulásmérő jelenlétében - és esés közbeni gyorsulást. Az információ ezután a modul számítási egységébe kerül. Ha van egy bizonyos szoftver a készülék dönti el, hogyan reagáljon tovább a rajta bekövetkezett változásokra.
Tehát, ha minden világossá válik azzal a kérdéssel, hogy mi a giroszkóp, akkor meg kell találni, miért használják a telefonokban. A belsők védelme itt nem az egyetlen feladat. Különféle szoftverekkel kombinálva számos különböző funkcióval rendelkezik. Például egy okostelefon használható olyan játékokhoz, amelyeket a készülék megdöntésével, rázásával vagy elfordításával lehet vezérelni. Az ilyen kezelés lehetővé teszi, hogy a játékokat igazán izgalmassá tegye, ezért nagy a kereslet.
Megjegyezhető, hogy az Apple termékek giroszkópokkal vannak felszerelve, és nagyon jelentős szerepet töltenek be, hiszen számos alkalmazás kötődik hozzájuk. A CoverFlow nevű módot kifejezetten ehhez fejlesztették ki. Van egy nagyon nagyszámú ebben a módban működő alkalmazások, de megállhat néhánynál, amelyek ezt a legvilágosabban demonstrálják. Például, ha számológépet használ az iPhone-on, akkor álló helyzetben a felhasználó csak a egyszerű lépéseket nevezetesen összeadás, kivonás, osztás és szorzás. De ha 90 fokkal elforgatja a készüléket, minden megváltozik. Ezzel párhuzamosan a számológép haladó üzemmódba, azaz mérnöki üzemmódba kapcsol, amelyben sokkal több funkció lesz elérhető.
Ha megérti a giroszkóp működését, akkor meg kell jegyezni, hogy funkciói felhasználhatók saját helyének meghatározására a földön.
Egy ilyen eszközön GPS-navigáció segítségével megtekintheti a terület térképét, és ebben az esetben a térkép mindig abba az irányba fordul, amerre a tekintete irányul. Ezért, ha például egy folyóval nézel szembe, akkor ez megjelenik a térképen, és ha megfordulsz, a térkép helyzete is megváltozik. Ennek köszönhetően a területen való tájékozódás nagymértékben leegyszerűsödik, és nagyon hasznos lehet azoknak, akik szenvedélyesen szeretik a szabadtéri tevékenységeket.
A giroszkópokban rejlő hiányosságokról is elmondhatunk. Nagyon gyakran ki vannak kapcsolva, mivel a programok némi késéssel reagálnak a térbeli pozíció változására. Ha például úgy dönt, hogy a kanapén fekve, egy okostelefon vagy táblagép képernyőjéről olvas, akkor a giroszkóp és a hozzá tartozó program minden megfordításkor vagy testtartás megváltoztatásakor megváltoztatja az oldal tájolását. Ez sok kellemetlenséget okoz, hiszen nagyon ritkán tudja a készülék helyesen értelmezni a térbeli pozíciót, és a helyzetet súlyosbítja a program késedelmes reakciója.
Az első giroszkópok mechanikusak voltak. Ezt a fajta eszközt még ma is használják, de némi fejlesztéssel, hogy még hasznosabb legyen. Tovább Ebben a pillanatban van egy lézeres giroszkóp, amely mentes a mechanikai hátrányoktól. És pontosan egy ilyen eszközt használnak a modern technológia.
Most minden okostelefon legalább egy érzékelővel van felszerelve, és leggyakrabban több. A közelség-, világítás- és mozgásérzékelők váltak a legelterjedtebbekké. A legtöbb okostelefon gyorsulásmérővel van felszerelve, amely két vagy maximum három síkban reagál a készülék mozgására. A virtuális valóság fejhallgatójával való teljes interakcióhoz szükség van egy giroszkópra, amely bármilyen irányú mozgást észlel.
Az okostelefonban lévő giroszkóp egy mikroelektromechanikus átalakító, amely a szögsebességek bemenetét mutatja elektromos jel. Más szavakkal, ez az érzékelő kiszámítja a dőlésszög változását a tengelyhez képest, amikor az eszközt elforgatják.
A giroszkóp a mikroelektromechanikai rendszerek (MEMS) közé tartozik, amelyek mechanikus és elektronikus alkatrészeket egyesítenek. Az ilyen forgácsok nagyságrendileg néhány milliméter vagy kevesebb.
A hagyományos giroszkóp egy inerciális tárgyból áll, amely gyorsan forog a tengelye körül. Így megtartja irányát, és a felfüggesztések helyzetének változtatásával mérik a szabályozott tárgy elmozdulását. Okostelefonokban egy ilyen felső nyilvánvalóan nem illik, helyette MEMS-t használnak.
A legegyszerűbb egytengelyű giroszkópban két mozgó tömeg mozog ellentétes irányban (a képen kék színnel látható). Amint külső szögsebességet alkalmazunk, a Coriolis-erő hat a tömegre, amely a mozgásukra merőlegesen irányul (narancssárgával jelölve).
A Coriolis-erő hatására a tömegek az alkalmazott sebességgel arányos mértékben elmozdulnak. A tömegek helyzetének megváltoztatása megváltoztatja a mozgatható elektródák (rotorok) és a rögzített elektródák (állórészek) közötti távolságot, ami a kondenzátor kapacitásának és ennek megfelelően a lemezeinek feszültségének megváltozásához vezet, és ez egy elektromos jel. Ezeket a többszörös jeleket a MEMS giroszkóp felismeri, meghatározva a mozgás irányát és sebességét.
A mikrokontroller információt kap a feszültségről, és azt egy adott pillanatban szögsebességgé alakítja. A szögsebesség értéke adott, például másodpercenként 0,001 fokig terjedő pontossággal meghatározható. Annak meghatározásához, hogy a készülék hány fokkal fordult el a tengely körül, meg kell szorozni a pillanatnyi sebességet az érzékelő két leolvasása közötti idővel. Ha háromtengelyes giroszkópot használ, akkor mindhárom tengely körüli forgások adatait kapjuk, vagyis ily módon meghatározzuk az okostelefon térbeli tájolását.
Itt érdemes megjegyezni, hogy a szögek értékének megszerzéséhez integrálni kell az eredeti egyenleteket, amelyek magukban foglalják a szögsebességeket. Minden egyes integráció növeli a hibát. Ha a pozíciót csak giroszkóp segítségével számítja ki, akkor idővel a számított értékek helytelenek lesznek.
Ezért az okostelefonokban a térbeli tájolás pontos meghatározásához a gyorsulásmérőből is szükség van adatokra. Ez az érzékelő méri a lineáris gyorsulást, de nem reagál a kanyarokra. Mindkét érzékelő képes minden mozgástípus teljes leírására. A giroszkóp fő előnye a gyorsulásmérővel szemben, hogy bármilyen irányú mozgásra reagál.
Az elmúlt néhány évben fokozott figyelem irányult erre az érzékelőre, amikor a virtuális valóság játékai és alkalmazásai elkezdtek aktívan fejlődni. A virtuális valósággal való felhasználói interakcióhoz a programnak pontosan meg kell határoznia egy személy helyzetét a térben. Most még a legtöbbben is olcsó okostelefonok gyorsulásmérő van felszerelve, de leolvasását zaj kíséri, és az érzékelő nem reagál a vízszintes síkban történő fordulásra és mozgásra. Ezért a teljes elmerüléshez virtuális valóság Az okostelefonnak giroszkóppal és gyorsulásmérővel kell rendelkeznie.
Általában az okostelefon jellemzői jelzik, hogy milyen érzékelőkkel rendelkezik. Ha kétségei vannak az információ valódiságában, akkor segítenek speciális programok. Például a Sensor Box for Android információkat jelenít meg az összes beépített érzékelőről. A benne lévő giroszkópot Giroszkópnak nevezik. Vannak más módszerek is, amelyeket ebben a cikkben ismertetünk.
Miért melegszik fel az okostelefon: 7 népszerű ok
Ennek az érzékelőnek a népszerűsége ellenére sokan felteszik a kérdést, hogy mi a giroszkóp. Próbáljuk meg kitalálni.
Az általunk vizsgált eszköz valójában egy függőleges tengely körül forgó felső. Egy másik tengely körül forgó keretben van rögzítve. Ez a másik tengely is rögzítve van a keretében, amely a harmadik tengely körül forog.
Ennek köszönhetően, bárhogy is fordul a teteje, mindig függőleges helyzete lesz a térben.
A giroszkóp működési elve az 1. ábrán is látható. Ebből különösen meg lehet érteni, hogy a klasszikus készülékben vibráló súlyok vannak. És rezgésük frekvenciája megegyezik az elmozdulással szorzott sebességgel.
Egy olyan jelenségnek köszönhetően, mint a Cariolis-gyorsulás, a test forgása ellenére képes megőrizni helyzetét a forgási síkhoz képest. Természetesen csak forgás közben történik.
Valójában a forgó testek ezen egyszerű tulajdonsága az alapja annak a giroszkópnak a működési elvének, amely a legtöbben okostelefonunkban megtalálható.
A fejlesztők megtanulták, hogy a giroszkóp sokkal egyszerűbb és kisebb legyen. Ez lehetővé tette számukra, hogy egy kis táblába illesszék, amely bármely modern mobileszköz teste alá helyezhető.
A telefonban az eszköz térbeli helyzetének meghatározásához szükséges.
A felhasználó számára minden rendkívül egyszerűnek tűnik - vízszintesen vagy függőlegesen elforgatja az okostelefont, és a képernyőn lévő összes ikon helyzete megváltozik. Ez játékokra és különféle programokra vonatkozik.
Sok esetben a képernyő elforgatása használható bizonyos műveletek végrehajtására, például a billentyűzet lezárására.
Érdekes: Először az iPhone 4-ben használták a giroszkópot. Azóta ez az érzékelő minden mobileszköz nélkülözhetetlen elemévé vált.
Most már tudja, hogyan működik ez az érzékelő. Érdemes kitalálni, hogyan lehet megtudni, hogy benne van-e a kütyüjében.
Az operációs rendszertől függően különböző programok használhatók erre a célra:
Az első programban kattintson a "Gyorsulásmérő érzékelő" ikonra. A másodikban nem kell semmit tennie.
Van egy még egyszerűbb módszer - ha a beállításokban van egy „Képernyő elforgatása” elem (vagy valami hasonló), akkor van giroszkóp. A fenti alkalmazások azonban segítenek azonosítani az érzékelő működésével kapcsolatos problémákat.
A giroszkóp a sok modern érzékelő egyike, amelyek nélkül nehéz elképzelni egy okostelefon működését.
Ennek az érzékelőnek a hatóköre a telefonban meglehetősen kiterjedt. A teljes értékű giroszkóp vizuálisan több karika belsejében lévő felsőhöz hasonlít. Ez a kialakítás méretéből adódóan nem szerelhető kütyübe, ezért mikroelektromechanikai rendszerre épülő szenzorra cserélték.
A modern telefon giroszkópja egy olyan érzékelő, amely lehetővé teszi a képernyő tájolásának automatikus megváltoztatását az okostelefon helyzetétől függően.
Először az iPhone 4-be telepítették a giroszkópot, aminek köszönhetően a készülék új hasznos funkciókat kapott. Az érzékelővel a felhasználók például okostelefonjuk rázásával lapozhattak és válthattak számokat a lejátszóban.
Az érzékelő engedélyezéséhez olyan eszközökön, amelyeken operációs rendszer Az Android 4.0 KitKat és újabb verziók elegendőek az értesítési felület megjelenítéséhez és a képernyő automatikus elforgatásának aktiválásához.
Általában, modern telefonok páronként ezekkel az érzékelőkkel felszerelve. Munkájuk elve, bár hasonló, nem duplikálódik. egy tárgy mozgás közbeni gyorsulását méri, míg a giroszkóp a készülék különböző síkokhoz viszonyított eltérésének szögét méri.
Gyro kihozta játék folyamata tovább új szint. Az eszköz térben való elforgatásával a felhasználó autót vezethet, párbajt játszhat, karaktereket kereshet, és még sok minden mást.
Ha beszélünk róla szabványos alkalmazások, a giroszkóp legjelentősebb előnyei például a számológép alkalmazásban mutatkoznak meg. Álló tájolásban a felhasználó hozzáférhet a szabványos műveletekhez: összeadás, kivonás, szorzás és osztás. Fordítsa el a telefont 90 fokkal, hogy elérje nagy választék trigonometrikus függvények minden alkalomra.
Természetesen azzal automatikus működés Az érzékelő sokkal kényelmesebb a YouTube-videók megtekintéséhez és a fényképek lapozásához. Egy másik érzékelővel telefont lehet készíteni épület szintje- Ehhez le kell töltenie egy speciális alkalmazást.
Valójában a giroszkópnak nincsenek hátrányai. Természetesen néha kellemetlen érzés tapasztalható képek megtekintése vagy olvasás közben, amikor egy személy és egy eszköz testtartását megváltoztatja, a képernyő tájolásának nem kívánt megváltozása lehetséges. A megoldás egyszerű - tiltsa le az automatikus forgatást a beállításokban.
Üdv mindenkinek, a legjobbak kedves felhasználói mobil portál kuka. A mai hatodik cikk a „Hogyan működik” címszó alatt a giroszkópnak szól. Ha nem tudja, mi az, ez a cikk neked szól. Nézzük meg, mi az a giroszkóp, és hogyan működik. A legérdekesebb a vágás alatt.
A giroszkóp (fordításban "forgás" vagy "néz") olyan eszköz, amely képes mérni a hozzá tartozó test tájolási szögeinek változásait a tehetetlenségi koordináta-rendszerhez képest. Jelenleg kétféle giroszkóp ismert: mechanikus és optikai. A működési mód szerint a giroszkópok fel vannak osztva: szögsebesség-érzékelőkre és irányjelzőkre. Egy eszköz azonban egyszerre is működhet különböző módok a vezérlés típusától függően.
Ami a mechanikus giroszkópokat illeti, a forgógiroszkóp a legismertebb közülük - ez egy tömör test, amely gyorsan forog, és amelynek tengelye képes megváltoztatni a térbeli tájolást. A giroszkóp forgási sebessége ebben az esetben jelentősen meghaladja a forgástengely forgási sebességét. Ennek a giroszkópnak az a fő tulajdonsága, hogy képes fenntartani a forgástengely állandó irányát a térben, anélkül, hogy külső erők befolyásolnák. A forgó giroszkóp fő része egy gyorsan forgó rotor, több szabadságfokkal (a lehetséges forgási tengelyekkel).
A giroszkóp működési elve azokban a súlyokban rejlik, amelyek egy síkon rezegnek a sebesség és az elmozdulás szorzatával. Amikor a giroszkóp forog, az úgynevezett Coriolis-gyorsulás következik be. Ha kihagyta a fizikát az iskolában, vagy nem tudja, akkor minden testnek egyetlen tulajdonsága van - forgáskor megtartja a gravitáció irányához viszonyított orientációját. Lényegében a giroszkóp egy függőleges tengely körül forgó teteje, amely egy vízszintes tengely körül forogni tudó keretbe van rögzítve, és egy másik keretbe van rögzítve, amely egy harmadik tengely körül tud forogni. Így arra a következtetésre juthatunk: akárhogyan is forgatjuk a tetejét, mindig megvan az a képessége, hogy továbbra is függőleges helyzetben legyen. A szenzorok felveszik a jelet, hogy a teteje hogyan áll a keretekhez képest, a processzor pedig leolvassa, hogy ebben az esetben a kereteknek a gravitációhoz képest hogyan kell elhelyezkedniük.
A giroszkópokat a technikában használják. Mind a navigációs rendszerekben (állásszög, giroiránytű stb.), mind az űrhajók tájékozódását és stabilizáló rendszereit alkotóelemként használják. Ami a stabilizáló rendszert illeti, háromféle lehet: teljesítménystabilizáló rendszer (kétfokozatú giroszkópokon), indikátor-erő stabilizáló rendszer (kétfokozatú giroszkópokon is) és indikátor stabilizáló rendszer (háromfokozatú giroszkópokon) színpadi giroszkópok).
És most még többet erről a három fő típusról. Erőstabilizáló rendszer: Minden tengely körül egy giroszkóp szükséges a stabilizáláshoz. Magát a stabilizálást közvetlenül a giroszkóp, valamint a kirakómotor végzi. Kezdetben a giroszkópos nyomaték hat, majd a tehermentesítő motort csatlakoztatják. Jelzőerő-stabilizáló rendszer: A stabilizáláshoz egy giroszkóp is szükséges. A stabilizálást csak az ürítő motorok végzik, de az elején van egy kis giroszkópos momentum. Az utolsó pedig az indikátor stabilizáló rendszer: egy giroszkóp szükséges a két tengely körüli stabilizáláshoz. A stabilizálás csak a motorok tehermentesítésével történik.
Érintse meg a giroszkóp használatának témáját mobil eszközökés játékkonzolok. Jelenleg a legtöbb okostelefon úgynevezett MEMS gyorsulásmérőt használ. Gyorsulásérzékelőként nyugalmi állapotában csak egy vektort lát - az egyetemes gravitációs erő vektorát, amely mindig a Föld közepe felé irányul. A vektornak az érzékelő érzékeny tengelyeibe történő kiterjesztésével minden nehézség nélkül kiszámítható az eszköz térbeli szöghelyzete. A vektor dekompozíciója azt is megmutathatja, hogy a szenzor nem tudja meghatározni az eszköz elfordulását a pályaszög mentén, azaz a szélére helyezett okostelefonnal balra vagy jobbra fordulni - a vektor vetülete a pályán mindig nulla. A Nintendo először adott ki olyan játékvezérlőt, amely képes meghatározni az űrben elfoglalt helyét - Wii távirányító a Wii játékkonzolhoz, és csak 3D gyorsulásmérőt használ.
Ezenkívül a giroszkópot játékvezérlőkben kezdték használni. Például a Sixaxis a harmadik generációs SONY PlayStation és a Wii MotionPlus a Nintendo Wii számára. Mindkét játékvezérlő két egymást kiegészítő térérzékelőt használ: egy giroszkópot és egy gyorsulásmérőt. A legújabb vezérlőkben a gyorsulásmérő mellett egy további térbeli érzékelőt is használnak - giroszkópot. Ha más dolgokban hozza a giroszkóp munkáját, akkor vannak giroszkópon alapuló játékok. A legbanálisabb példa a yo-yo és a forgó, vagy a nép "yula"-nak hívja. A spinning topok abban különböznek a giroszkópoktól, hogy nincs egyetlen fix pontjuk.
Más területeken is van haszna a giroszkópnak - van egy egész lista. A giroszkópot repülőgépek és űrhajók navigációs készülékeiben, fegyverekben használják (elütéskor a golyó elcsavarodik, ez sokkal nagyobb stabilitást ad és növeli a lövés pontosságát), a kerékpár vagy hasonló eszköz kerekei giroszkópként működnek - ez megakadályozza a lovas az eséstől. Így bármilyen forgó tárgyat nevezhetünk giroszkópnak - ez ellensúlyozza a forgástengely eltérését.
