Številni elektronski projekti potrebujejo element upravljanja, kar se zgodi, če imate žiroskop ali žiroskop. Ta element lahko zazna tudi premike ali zavoje naprave in pomaga sprožiti reakcijo na to gibanje. Če je na primer ukaz, se lahko vrti v smeri, v katero želi uporabnik nadzorovati element ali video igro.
The aplikacije žiroskopa, kot si lahko predstavljate, jih je veliko, na primer tisto, ki jo integrirajo pametni telefoni, da lahko vemo, kdaj je zaslon zasukan, in izvajamo neko nadzorno dejanje v operacijskem sistemu, za ravnanje z vozili ali liki video iger itd. Vgrajen je tudi v nekatere prenosne računalnike, da ugotovi, da je oprema padla, in tako lahko pravočasno izklopi trdi disk (HDD), da glava ne bi udarila po vrtljivem disku in se zlomila itd.
Lahko so jih tudi navajeni sistemi vodenja, če želite vedeti, kam gre naprava. To služi tako za avtonomne robote kot za druge sisteme, ki morajo biti pravilno usmerjeni brez posredovanja ali posredovanja uporabnika. Na brezpilotnih letalih so nameščeni tudi tovrstni elementi in celo očala za navidezno resničnost, obogatena ali mešana resničnost, da lahko prilagodijo sliko, ki jo vidimo, glede na gibanje uporabnika ...
Tudi v vojaška industrija Imel je veliko aplikacij, na primer zmožnost vodenja prvih raket in raket, ki bi bile zaradi teh žiroskopov lahko boljše usmerjene na tarčo. Poleg tega ima lahko ta, skupaj s sodobnimi satelitskimi sistemi, kot je GPS, zelo visoko natančnost.
Kot lahko vidite, aplikacij je velikoin zagotovo imate kot izdelovalec več v glavi za svoj prihodnji projekt DIY ...
Malo zgodovine
El občutek za orientacijo to je bilo potrebno že vrsto let, zlasti pri navigaciji. Prvi sistemi so temeljili na vrtavki, tako kot v XNUMX. stoletju Britanec John Serson. Z njo je nameraval vrtilno ploščo še enkrat uporabiti, da bi lahko obzorje lociral na odprtem morju, ko bi bila vidnost zmanjšana ali nična.
Polagoma so se orientacijske naprave razvijale do prvega žiroskopa kot takega št bi se povzpel do leta 1852, s Foucaultovim izumom. Pojavil se je kot plod eksperimenta za prikaz vrtenja Zemlje. Element z nihalom, ki bi ta obrat lahko prikazal na preprost način.
Počasi so se mehanske naprave razvijale s širjenjem letalske in vojaške industrije za torpeda in rakete. V tem smislu je treba poudariti Žiroskop Sperry Corp, za vojaško industrijo in to je postalo eden prvih usmerjenih in modernih konceptov.
Po tem bi začeli izpopolnjevati, zmanjševati velikost in natančno naraščati, dokler ne dosežejo sedanjih sistemov elektronski in miniaturiziran zahvaljujoč tehnologijam, kot je MEMS. Iz tega smo že nekaj videli v MPU6050 izdelek iz tega bloga.
Kako deluje žiroskop?
Žiroskop ali žiroskop temelji na učinek žiroskopa. To je pojav, ki se zgodi, ko naprava, ki jo tvori disk, nameščen na vodoravni osi, okoli katere se disk prosto vrti z veliko hitrostjo. Če opazovalec ohrani os ozadja z levo roko in os sprednje strani z desno, bo pri spuščanju desne roke in dvigovanju leve začutil zelo svojevrstno vedenje.
Kar bo občutil opazovalec, je to žiroskop potisne desno roko in potegne levo roko. To je tisto, kar imenujemo učinek žiroskopa. Ne vem, ali ste kdaj med delovanjem v roki držali mehanski trdi disk (HDD) z velikimi hitrostmi vrtenja (7200 RPM), zagotovo pa boste opazili, da ima nekaj vztrajnosti, ko ga premaknete, nekako to je tisto, kar vam govorim tukaj ...
No, ta pojav uporabljajo običajni žiroskopi, da lahko vedo, kdaj se zgodi gibanje. Čeprav sedanji vgrajene mikroelektronske naprave V tehnoloških napravah, na katere se sklicuje ta članek, gre za dodelane elemente, ki zajemajo kotni premik v enoti časa ali kako hitro se telo vrti okoli svoje osi z drugačnim učinkom.
Zahvaljujoč MEMS z znanim učinkom izgleda kot Coriolis. V tem primeru ga je odkril Francoz Gaspard-Gustave Coriolis leta 1836. Učinek opazimo v vrtljivem referenčnem okviru, ko je telo v gibanju glede na omenjeni referenčni okvir. Sestavljen je iz relativnega pospeška telesa v omenjenem sistemu vrtenja. Omenjeni pospešek bo vedno pravokoten na os vrtenja sistema in na hitrost telesa.
Predmet v tem primeru pospeši z vidika vrtečega se opazovalca, kot da bi na objektu obstajala nerealna sila, ki ga pospeši. Je Coriolisova sila inercialnega ali fiktivnega tipa, zahvaljujoč kateri je lahko izmeri kotno hitrost, integriranje kotne hitrosti glede na čas, kotni premik ali preprosto vedenje, ali se je objekt premaknil ...
Natančneje, v a Tipa MEMS, v notranjosti imate majhen čip, v katerem je nameščen žiroskop velikosti od 1 do 100 mikronov, torej celo manjši od človeškega las. Ta naprava zadostuje, da se ob vrtenju premakne majhna resonančna masa s spremembami kotne hitrosti, ki posledično proizvaja zelo nizke tokovne električne signale, ki jih bo krmilno vezje odčitalo in interpretiralo.
Značilnosti, ki jih morate upoštevati v žiroskopu
Nekatere značilnosti, ki bi jih morali upoštevati izberite žiroskop za vaš projekt eson:
- čin: največja kotna hitrost, ki jo bo lahko izmeril, ne sme presegati največjega razpona žiroskopa, ki ste ga izbrali. Vendar pa bi morali imeti tudi najboljšo možno občutljivost, to pa dosežemo tako, da doseg žiroskopov ne bo dosti višji, kot ga potrebujete.
- Sprednji del: To ni prevelik problem, saj ima 95% žiroskopov na trgu analogni izhod, čeprav obstajajo nekateri z digitalnim vmesnikom tipa SPI ali vodilom I2C.
- Število osi: kot pri merilcih pospeška je tudi to zelo pomembno. Običajno nimajo na voljo toliko osi kot v primeru merilnikov pospeška, a več jih je, bolje je. Dandanes so se začele pojavljati nekatere 3-osi, kar je zelo dobro. Toda večina modelov ima 1 ali 2 osi, kar bi moralo zadoščati za večino projektov. Pri tistih s tremi osmi si oglejte informacije o modelu, da boste vedeli, katera os meri zavoj, saj lahko drugi dve tudi merita naklon in zvitek predmeta, medtem ko druga meri naklon in nihanje.
- Poraba: še ena pomembna značilnost, saj če je vaš projekt odvisen od baterije ali celice, morate izbrati tisto, ki porabi malo energije. Na splošno ni preveč, povprečna poraba je običajno približno 100 mikro amperov. Nekateri naprednejši bodo imeli funkcijo začasnega izklopa, kadar niso v uporabi.
- Pripomočki: nekateri imajo lahko v istem modulu nekaj dodatkov, kot so senzorji pospeška, merilniki temperature itd.
Tudi če kupujete moduli, imeli bodo čip in tiskano vezje z nekaterimi dodatki, ki bodo olajšali njihovo integracijo z Arduinom, na primer zagotavljanje povezav in napajalnih zatičev itd.
Žiroskope lahko kupite
Obstaja več žiroskope, ki jih lahko kupite kot MPU6050 ki vključuje tudi merilnik pospeška. Opisali smo ga že v drugem članku, poleg tega pa obstajajo še drugi, ki jih lahko enostavno vključite v svoje elektronske projekte skupaj z Arduinom.
- Lahko kupite žiroskop, kot je ST Microelectronics LPY503AL. Je eno izmed najbolj priljubljenih in njegov podatkovni list lahko preberete tukaj.
- Uporabite lahko tudi inercijski senzor kot Ni najdenih izdelkov,Ni najdenih izdelkov e Ni najdenih izdelkov, poleg MPU6050 ...
Njegova povezava in integracija z Arduinom bo odvisna od posameznega modela in proizvajalca. Vendar ni zapleteno. Lahko preverite njihovo podatkovni listi in pinout vedeti, kako z njimi upravljati. Vprašanje je vedeti, kako delajo, vedeti, kako izračunati kotni premik in ali ga vaša koda v Arduino IDE interpretira in v skladu s tem ustvari dejanje ...