Содержание:
Гироскоп — это устройство для измерения или поддержания углового положения, работающее по закону сохранения количества движения. Его изобрел французский физик Жан Фуко в 1852 году. Сегодня мы рассмотрим, как работает гироскоп и где используется.
Как работает гироскоп?
Гироскоп — диск, который при быстром вращении сохраняет исходное положение оси вращения. То, как ведет себя гироскоп, является прямым результатом сохранения импульса. Многие вращающиеся небесные тела обладают гироскопическими свойствами. В эту группу входит и наша планета. Среди бытовых предметов можно выделить машинные роторы или винтовочные снаряды, выпущенные из нарезного оружия. Для правильной работы гироскопа необходима высокая скорость вращения и малое трение в подшипниках. Этого эффекта можно добиться, установив гироскоп на потоке сжатого воздуха или подвесив его в магнитном или электростатическом поле в вакууме.
Как устроен гироскоп? Гироскоп — это устройство, состоящее из колеса, диска или циркулирующего луча света, установленного таким образом, чтобы он мог быстро вращаться вокруг оси. Ось может свободно изменяться в любом направлении. На ориентацию оси не влияет наклон крепления, поэтому гироскоп фактически используется для обнаружения и измерения отклонения объекта от его желаемой ориентации.
В самой простой форме гироскопы представляют вращающееся колесо/диск на оси. Более сложные обычно устанавливаются на металлическую раму или набор подвижных рам или шарниров, чтобы устройство работало с большей точностью. Обычно это многоосевые гироскопы, обеспечивающие широкую полосу пропускания. Приборы используются в компасах и автопилотах на кораблях и самолетах, в рулевых механизмах торпед и в инерциальных системах наведения, установленных на космических ракетах-носителях, баллистических ракетах и орбитальных спутниках.
Где используется гироскоп?
Гироскоп — очень практичное устройство, которое монтируется в гиродолите и используется для определения географического азимута. Используется для создания гирокомпасов. Они, в свою очередь, широко применяются в устройствах, указывающих выбранное направление в навигации. Приборы устанавливают на корабли, вертолеты и самолеты.
В настоящее время на флоте устанавливаются гироскопы для регистрации качки корабля. Это изменяет положение ротора гироскопа относительно основания. Эти изменения обнаруживаются датчиками, которые генерируют электрические сигналы, управляющие системой плавников с гидравлическим приводом. Они работают аналогично закрылкам на крыльях самолета, выступая из корпуса корабля над ватерлинией, стремясь наклонить его. Данная система высокоэффективна даже в плохую погоду и способствует значительному уменьшению раскачивания корабля.
Бытовое применение
Помимо использования в компасах, самолетах, компьютерных манипуляторах, гироскопы теперь также используются в бытовой электронике. Фактически, основатель Apple Стив Джобс был первым, кто популяризировал применение гироскопа в бытовой электронике. Он использовал их в Apple iPhone. С тех пор гироскопы стали широко использоваться в смартфонах. Более того, некоторые функции телефонов Android, такие как PhotoSphere или 360 Camera и функция VR, не могут работать без датчика гироскопа в телефоне.
Именно гироскопический датчик в наших смартфонах определяет угловую скорость вращения и ускорение. Это то, что позволяет нам играть, используя сенсоры движения на наших телефонах и планшетах. Точно так же гироскоп смартфона помогает нам смотреть 360-градусные видео или фотографии. Когда мы двигаем телефон, фото или видео перемещаются благодаря наличию в телефоне крошечного гироскопа.
Гироскопы также используются в игрушках и являются отличными образовательными инструментами, поскольку помогают детям понять, как работают сложные измерительные приборы. В велосипедах маховики с электрическим приводом, оснащенные гироскопом, считаются хорошей альтернативой тренировочным колесам.
Как выбрать гироскоп?
Есть много спецификаций, которые следует учитывать при выборе гироскопа. Вот некоторые из наиболее полезных:
- Спектр. Диапазон измерения — это максимальная угловая скорость, которую может считывать гироскоп. Вам нужно измерить скорость вращения проигрывателя, который работает очень медленно, или вращающегося колеса, которое может быть очень быстрым? Это этого фактора зависит точность замеров.
- Чувствительность измеряется в мВ на градус в секунду. Это значение определяет, насколько изменится напряжение при заданной угловой скорости. Например, если для гироскопа задана чувствительность 30 мВ/°/с, и вы видите изменение выходного сигнала на 300 мВ, вы повернули гироскоп на 10 °/с. Важно: с увеличением чувствительности дальность уменьшается.
- Погрешность. Как и в случае с любым датчиком, измеряемые вами значения будут содержать некоторую погрешность. Вы можете увидеть смещение гироскопа, измерив выходной сигнал, когда гироскоп неподвижен. Эти ошибки иногда называют дрейфом, или нестабильностью, смещения.
Температура датчика сильно влияет на смещение. Чтобы свести к минимуму источник этой ошибки, большинство гироскопов имеют встроенный датчик температуры. Чтобы исправить эти ошибки, гироскоп должен быть откалиброван. Обычно это делается путем удержания гироскопа в неподвижном состоянии и обнуления всех показаний.
Содержание:
Гироскоп — это устройство для измерения или поддержания углового положения, работающее по закону сохранения количества движения. Его изобрел французский физик Жан Фуко в 1852 году. Сегодня мы рассмотрим, как работает гироскоп и где используется.
Как работает гироскоп?
Гироскоп — диск, который при быстром вращении сохраняет исходное положение оси вращения. То, как ведет себя гироскоп, является прямым результатом сохранения импульса. Многие вращающиеся небесные тела обладают гироскопическими свойствами. В эту группу входит и наша планета. Среди бытовых предметов можно выделить машинные роторы или винтовочные снаряды, выпущенные из нарезного оружия. Для правильной работы гироскопа необходима высокая скорость вращения и малое трение в подшипниках. Этого эффекта можно добиться, установив гироскоп на потоке сжатого воздуха или подвесив его в магнитном или электростатическом поле в вакууме.
Как устроен гироскоп? Гироскоп — это устройство, состоящее из колеса, диска или циркулирующего луча света, установленного таким образом, чтобы он мог быстро вращаться вокруг оси. Ось может свободно изменяться в любом направлении. На ориентацию оси не влияет наклон крепления, поэтому гироскоп фактически используется для обнаружения и измерения отклонения объекта от его желаемой ориентации.
В самой простой форме гироскопы представляют вращающееся колесо/диск на оси. Более сложные обычно устанавливаются на металлическую раму или набор подвижных рам или шарниров, чтобы устройство работало с большей точностью. Обычно это многоосевые гироскопы, обеспечивающие широкую полосу пропускания. Приборы используются в компасах и автопилотах на кораблях и самолетах, в рулевых механизмах торпед и в инерциальных системах наведения, установленных на космических ракетах-носителях, баллистических ракетах и орбитальных спутниках.
Где используется гироскоп?
Гироскоп — очень практичное устройство, которое монтируется в гиродолите и используется для определения географического азимута. Используется для создания гирокомпасов. Они, в свою очередь, широко применяются в устройствах, указывающих выбранное направление в навигации. Приборы устанавливают на корабли, вертолеты и самолеты.
В настоящее время на флоте устанавливаются гироскопы для регистрации качки корабля. Это изменяет положение ротора гироскопа относительно основания. Эти изменения обнаруживаются датчиками, которые генерируют электрические сигналы, управляющие системой плавников с гидравлическим приводом. Они работают аналогично закрылкам на крыльях самолета, выступая из корпуса корабля над ватерлинией, стремясь наклонить его. Данная система высокоэффективна даже в плохую погоду и способствует значительному уменьшению раскачивания корабля.
Бытовое применение
Помимо использования в компасах, самолетах, компьютерных манипуляторах, гироскопы теперь также используются в бытовой электронике. Фактически, основатель Apple Стив Джобс был первым, кто популяризировал применение гироскопа в бытовой электронике. Он использовал их в Apple iPhone. С тех пор гироскопы стали широко использоваться в смартфонах. Более того, некоторые функции телефонов Android, такие как PhotoSphere или 360 Camera и функция VR, не могут работать без датчика гироскопа в телефоне.
Именно гироскопический датчик в наших смартфонах определяет угловую скорость вращения и ускорение. Это то, что позволяет нам играть, используя сенсоры движения на наших телефонах и планшетах. Точно так же гироскоп смартфона помогает нам смотреть 360-градусные видео или фотографии. Когда мы двигаем телефон, фото или видео перемещаются благодаря наличию в телефоне крошечного гироскопа.
Гироскопы также используются в игрушках и являются отличными образовательными инструментами, поскольку помогают детям понять, как работают сложные измерительные приборы. В велосипедах маховики с электрическим приводом, оснащенные гироскопом, считаются хорошей альтернативой тренировочным колесам.
Как выбрать гироскоп?
Есть много спецификаций, которые следует учитывать при выборе гироскопа. Вот некоторые из наиболее полезных:
- Спектр. Диапазон измерения — это максимальная угловая скорость, которую может считывать гироскоп. Вам нужно измерить скорость вращения проигрывателя, который работает очень медленно, или вращающегося колеса, которое может быть очень быстрым? Это этого фактора зависит точность замеров.
- Чувствительность измеряется в мВ на градус в секунду. Это значение определяет, насколько изменится напряжение при заданной угловой скорости. Например, если для гироскопа задана чувствительность 30 мВ/°/с, и вы видите изменение выходного сигнала на 300 мВ, вы повернули гироскоп на 10 °/с. Важно: с увеличением чувствительности дальность уменьшается.
- Погрешность. Как и в случае с любым датчиком, измеряемые вами значения будут содержать некоторую погрешность. Вы можете увидеть смещение гироскопа, измерив выходной сигнал, когда гироскоп неподвижен. Эти ошибки иногда называют дрейфом, или нестабильностью, смещения.
Температура датчика сильно влияет на смещение. Чтобы свести к минимуму источник этой ошибки, большинство гироскопов имеют встроенный датчик температуры. Чтобы исправить эти ошибки, гироскоп должен быть откалиброван. Обычно это делается путем удержания гироскопа в неподвижном состоянии и обнуления всех показаний.