Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

Для чего нужен гироскоп в телефоне

Функциональные возможности нынешних мобильных телефонов огромные. Это уже не только звонки и обмен текстовыми сообщениями SMS. Современные телефоны – это очень сложные девайсы, которые содержат много модулей и датчиков.

Смартфон теперь является универсальным гаджетом, который начинен самыми разными сенсорами. К сожалению, не каждый пользователь интересуется тем, из чего состоит его гаджет. Для человека важно иметь качественное устройство, которое предоставит ему возможность произвести запуск игры, просмотреть видео и посетить веб-сайты.

Однако, когда тщательно изучаешь информацию, то можешь обнаружить немало деталей, которые кажутся ненужными. Но ведь они установлены в телефонах? Значит, они нужны. Есть также во многих моделях и специфические датчики. Благодаря ним, телефон может определить свое положение в пространстве.

Данная статья посвящена гироскопу в телефоне. В ней мы расскажем о том, каково его предназначение, а также о том, как его нужно настраивать.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

Чем отличается гироскоп в телефоне


Гироскоп – это устройство механическое или электромеханическое. Оно может определить собственный угол наклона относительно поверхности Земли. По сравнению с другими аналогичными девайсами его изобрели относительно поздно. Если сказать точно, то 1817 году.

В те времена это было очень громоздкое устройство. Прибор представлял собой круг, который вращается вокруг оси. Для сравнения можно сказать, что он очень напоминал волчок или юлу для детей.

Главным элементом конструкции гироскопа является ротор-волчок, который вращается вокруг вертикальной оси. Подчеркнем при этом, что ось способна изменить положение в пространстве. Скорость вращения волчка намного выше скорости поворота оси его вращения. За счет этого волчок постоянно сохраняет свое положение. Он не зависит от сил, которые действуют на него извне. В этом и есть весь принцип действия гироскопа.

Поначалу данное незамысловатое устройство применяли как учебное пособие.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Однако со временем ему нашли и практическое применение. Произошло это через 60 лет после того, как его изобрели. Именно тогда инженер Обри догадался, что можно устанавливать гироскоп в торпеды для того, чтобы можно было стабилизировать их курс.

В настоящее время это полезное изобретение многократно усовершенствовали. Оно нашло широкое распространение в самых разных механизмах.

ВАЖНО! Конечно, в смартфоны устанавливают совершенно другие конструкции. Это маленький датчик, у которого длина в 3-5 мм, высота 5 мм, а ширина в 4 мм. Габариты просто смешные. Несмотря на это, многие производители отказываются устанавливать гироскопы в свои аппараты. Все потому, что они стремятся сделать телефон как можно тоньше.


Гироскоп в телефоне – это специальный датчик. Он предназначен для того, чтобы определять положения аппарата в пространстве.

Понятно, что гироскоп в смартфоне значительно отличается по своей конструкции от классических гироскопов. А ведь предназначение его такое же.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне В нем механическая энергия преобразуется в электрическую, которая формирует последовательность битов – бинарный код, который положен в основу каждой компьютерной программной системы.

Конечно, в гироскопах электронных устройств никаких вращающихся волчков нет. Они очень маленькие для этого. Вместо них нашли применение подвижные массы вещества. Когда они смещаются, то это приводит к тому, что изменяется электрическая емкость конденсаторов. И это регистрирует микропроцессор.

Гироскоп вычисляет, каков угол наклона девайса относительно земли, а затем он осуществляет передачу полученных данных в операционную систему.

Если бы такого датчика не было бы, то появились бы проблемы во время игр. Особенно это касается гонок. Ведь в них для того, чтобы управлять, необходимо делать повороты смартфоном.

ВАЖНО! Качественные гироскопы настолько точные, что могут определить отклонения на 1-2 градуса. Этого бывает достаточно для того, чтобы своевременно вовремя изменить ориентацию экрана телефона или сделать поворот игрового персонажа.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

Функции гироскопа в телефоне


Как мы уже говорили ранее, гироскоп в телефоне предназначен, прежде всего, для того, чтобы определять положения девайса в пространстве. Однако зачем система должна знать, насколько градусов наклонился смартфон? Ответ на данный вопрос можно найти далее, когда ознакомишься с таким перечнем функций гироскопа:

— Просмотр видео в 360 градусов. Если вы обладаете очками виртуальной реальности, то сможете вести просмотр роликов и играть в игры, не нажимая на экран. Каждый поворот становится возможным за счет гироскопа.

— Встряхивание телефона. Без такого датчика невозможно было бы применить функцию, которая позволяла бы провести разблокировку смартфона после того, как его встряхнешь.

— Использование навигации. Если нет гироскопа, то не будет также практической возможности пользоваться GPS и компасом. Данный датчик предоставляет возможность определять стороны горизонта, а также, где расположен человек относительно спутника.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

— Управление персонажем в играх. Есть очень много мобильных игр, в которых для того, чтобы управлять автомобилем или героем, необходимо делать повороты телефоном. И если бы не было гироскопа, то система никак не смогла бы понять, где находится девайс.

ВАЖНО! Безусловно, в этом перечне приведены не все ситуации, в которых применяется гироскоп. Однако их будет достаточно для того, чтобы первоначально ознакомиться.

В чем разница между гироскопом и акселерометром


Конструктивно акселерометры напоминают гироскопы. В них также есть подвижный элемент. Это специальный грузик. Когда он смещается при наклоне девайса, то воздействует на пьезокристалл.

Гироскоп и акселерометр – это датчики. И один, и второй предназначены для того, чтобы определять положения смартфона в пространстве. Отличие между ними, самое главное и единственное, в том, что отличается принцип считывания данных.

Первый компонент высчитывает, каков угол наклона телефона относительно поверхности земли.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Он потом осуществляет передачу полученной информации в ОС. А вот акселерометр вычисляет ускорение. Делает он это с большой точностью.

Вот почему, если вам нужен шагомер, то вы можете применить телефон с акселерометром. Данные, полученные таким путем, будут максимально точными. Все потому, что датчик учитывает отклонения даже на десятые доли миллиметра.

ВАЖНО! Современные производители обычно производят установку в свои смартфоны как гироскопа, так и акселерометра. Данное решение абсолютно правильное. Ведь оно исключает случайные повороты экрана девайса, когда его перемещаешь.

Способы проверки гироскопа в телефоне


Сейчас практически не встретишь смартфона, в котором не было бы датчика для того, чтобы определять положение гаджета в пространстве. Гироскоп не требует, чтобы его как-то активировали в настройках. Зато проверять его работоспособность нужно постоянно. Проще всего это сделать, запустив видео в 360 градусов на YouTube.

Для этого делаем так:

— Открываем мобильное приложение YouTube.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне
— В поиске вводим запрос «360 градусов».
— Запускаем какое-либо видео, которое поддерживает просмотр в режиме 360 градусов.

Пробуем повернуть телефон. При изменении изображения относительно угла наклона гироскоп действует корректно. А когда ничего не происходит, то нужно убедиться в активации автоповорота экрана. Точно так же запускаем игру и пытаемся управлять персонажем. Когда все работает корректно, то это означает, что с гироскопом все нормально.

ВАЖНО! Если вам необходимы более точные тесты, то нужно применить специальное приложение. Как пример, рассмотрим работу утилиты Sensor Box For Android.


Устанавливаем приложение из Google Play, а затем выполняем рекомендации инструкции:

— Переходим во вкладку «Sensor Box».

Нажимаем по пункту «Accelerometer Sensor».

— Затем поворачиваем телефон и контролируем шарик на экране. Когда видишь синхронное передвижение объекта на экране при наклоне телефона, то это означает, что с гироскопом или акселерометром нет проблем.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

А еще можно нажать по строке «Hardware». Там будет приведена информация о датчике, который установлен.

Если есть желание, то можете установить другое приложение. В частности, AnTuTu Benchmark или AIDA64, а потом заняться полной проверкой смартфона.

ВАЖНО! Скажем, когда используется AIDA64, то необходимо произвести запуск приложения и перейти в раздел «Датчики». Там для вас будет информацию о комплектующих, которые установлены. Там вы обнаружите и сведения о гироскопе.

Итак, гироскоп – важный датчик. Он предоставляет возможность системе определить, где расположен телефон в пространстве. Без него у вас не получится активировать автоповорот экрана, смотреть видео в очках виртуальной реальности, а также корректно пользоваться навигацией.

что это, зачем он нужен, как работает —

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

что это, зачем он нужен, как работает —

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.Гироскоп для чего нужен: Для чего нужен гироскоп в телефоне

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

что это, зачем он нужен, как работает —

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

что это, зачем он нужен, как работает —

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

Что такое гироскоп в смартфоне и зачем он нужен?

Множеством интересных функций и датчиков оснащены смартфоны и другие мобильные устройства. Одним из ведущих модулей является гиродатчик или гироскоп. Диковинная новинка в девайсе, выполненная на основе микроэлектромеханической системы, сделала большой рывок в усовершенствование функционала и завоевала большую симпатию среди пользователей. Происхождение слова «гироскоп» имеет давнюю историю. Оно расшифровывается как словосочетание «круг» и «смотрю».

Родоначальником древнегреческого изречения был французский физик Леон Фуко. В XIX веке он занимался исследованием суточного вращения Земли, и этот термин подошёл для нового устройства как нельзя кстати. Гиродатчиками пользуются авиакомпании, судоходство, космонавтика. Компания Apple, производитель современных мобильных телефонов, первой взяла за основу данный функционал и внедрила его в iPhone 4. Несмотря на то, что видео ниже на английском языке, демонстрация технологии от Стив Джобса понятна без перевода.

Теперь, для того чтобы ответить на входящие звонки или полистать страницы электронной книги, достаточно только встряхнуть телефон. За счёт устройства быстро просматриваются фотографии и другие изображения, меняется музыка. Новое приложение у смартфона iPone под названием CoveFlow позволило использовать калькулятор. Теперь легко выполняются такие функции, как деление, умножение, сложение и вычитание. При повороте телефона на 90° данная функция машинально переключается на развёрнутый функционал со множеством сложных математических действий.

Наряду с легкими функциями разработчики внедрили в устройство более сложные программные обеспечения. Например, в некоторых операционных системах при помощи встряхивания телефона запускается обновление для Bluetooth или запускается специфичная программа по измерению углов наклона и уровня. Гироскоп прекрасно учитывает скорость перемещения, и определяет местоположение человека на незнакомой местности.

С технической точки зрения, гироскоп довольно сложное устройство. При его разработке, за основу взяли принцип работы акселерометра, который представляет из себя колбу с пружиной и грузом внутри. На одной стороне пружины закреплен груз, а вторая сторона пружины зафиксирована на демпфере для гашения колебания. При встряхивании (ускорении) измерительного прибора, прикрепленная масса движется и приводит в напряжение пружину.

Такие колебания можно представить в виде данных. Если расположить три таких акселерометра перпендикулярно, то можно получить представление о том, как расположен предмет в пространстве. Поскольку технически расположить такой громоздкий измерительный прибор в смартфоне невозможно, то принцип работы оставили тот же, но груз заменили инертной массой, который расположен в очень маленьком чипе. При ускорении, меняется положение инертной массы и таки образом рассчитывается положение смартфона в пространстве.

С помощью GPS-навигации на дисплее появляется карта, которая фиксирует аналогичное направление объектов при любом повороте тела. Другими словами, если вы повернулись лицом к реке, то она автоматически отобразится на карте. При развороте на 180 градусов к водоему мгновенно происходят аналогичные изменения на мониторе. С использованием этой функции упрощается ориентировка на местности. Особенно это важно людям, занимающимся активными видами отдыха.

Благодаря точному учёту скорости перемещения управление смартфоном становится более удобным и гармоничным. Зачастую используют гироскопы на Андроид любители компьютерных игр — геймеры. Уникальное устройство в девайсе молниеносно превращает картинки в реальность. Особенно правдоподобными становятся гонки, симуляторы, стрелялки, Pokemon Go.

Достаточно изменить положение смартфона и скорость поворота, то езда на виртуальном автомобиле покажется вам реальной. Герои на дисплее точно направят автомат, нацелят пушку, повернут руль, поднимут в воздух вертолёт, убьют врага. Карманные монстры не будут прыгать по виртуальной траве, а станут двигаться по настоящему миру в видимой области встроенной камеры.

Конечно, это далеко не весь перечень положительных характеристик, присущих Android смартфонам и iPhone. Перечислять приятные и удобные моменты можно бесконечно. Однако не все пользователи оценили универсальные качества по достоинству. Одни предпочли отказаться от гироскопа в новом смартфоне, другие просто отключили его. И этому есть своё объяснение.
Среди многочисленных плюсов бывают малозаметные минусы.

  1. Из недостатков следует выделить установку отдельных приложений, реагирующих с незначительным опозданием на изменения положений в пространстве. Вроде бы сущий пустяк, но наличие этого сенсора доставляет определённые неудобства пользователю смартфона. Особенно заметны недостатки при чтении электронной книги лёжа. Читающий меняет позу, в это же время, связанный с устройством гиродатчик изменяет положение странички. Приходится в срочном порядке перенастраивать её ориентацию.
  2. Производители смартфонов на своих презентациях в большинстве случаев умалчивают о наличии важного датчика. При покупке новой модели присутствие гироскопа можно обнаружить в технических характеристиках гаджета в перечне датчиков. Есть и другие способы, например, установка клиента YouTube, позволяющая быстро установить функционал. Использование приложения AnTuTu Benchmark, Sensor Sense также устанавливает встроенный гиродатчик или его отсутствие.

Современный элемент смартфона работает на постоянной основе. Это самостоятельный датчик, не требующий калибровки. Его не нужно ни включать, ни отключать. Автоматика сделает эту работу за вас. В случае если устройство отсутствует, то вы не сможете играть в виртуальную реальность. Вам просто придётся купить новый телефон со встроенными функциями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также

Поделитесь в соцсетях:

  • 1

    0

    Как я понимаю, смотря по какой оси. Если вокруг Z или X (большинство вращений), то нет, а если вокруг Y, то да. Но вращение вокруг Y можно отследить и компасом (но искусственные поля от приборов могут мешать).

  • 4

    0

    Для поворота экрана не нужен гироскоп, достаточно акселерометра.

  • 2

    0

    А сами как думаете?

  • 6

    0

    Здравствуйте, в первую очередь спасибо большое за такую интересную и полезную статью,я узнал очень многое. Но вот возник один вопрос, а обычный поворот экрана в телефоне тоже считается результатом работы гиродатчика?

  • 2

    0

    Гироскоп действительно маленькая, но высокотехнологичная и зачастую незаменимая вещь в смартфоне. Лично мне как охотнику очень помогает в определении пройденного пути, использовании программного компаса, а так же при просмотре карт в различном разрешении.

  • 4

    0

    Статья не только познавательная,но и с технической точки зрения точно обоснована и аргументирована. Автор детально и при этом доступно раскрывает тему. Большое спасибо.

  • 3

    0

    Данная функция в современных реалиях действительно востребована в смартфонах и планшетах. Все мы когда-то чего-то не знали и только лишь немногие продолжают интересоваться и чему-то учиться. Все поправимо. Удачи!

  • 2

    0

    Познавательная статья! Пользуюсь каждый день телефоном, а как он устроен по сути и не знаю. Привыкла, что если функция поворота экрана включена, то она работает. Современные геймеры наверно уже не представляют своей жизни, без этого гиродатчика, ведь они бы не смогли бы играть в того же самого Покемон ГО.

Что такое гироскоп в телефоне?

Современные мобильные устройства оснащаются большим количеством интересных функций и модулей. Одним из таких является гироскоп, и если совсем недавно устройство было диковинной новинкой в девайсе, то сегодня оно используется повсеместно и удивить наличием такой функции современного пользователя сложно. И хотя часть потребителей находят гироскоп весьма полезным изобретением, некоторые все же предпочитают сразу отключить его. Устройство еще называют гиродатчиком.

ЧТО ТАКОЕ ГИРОСКОП

Гироскоп представляет собой устройство, реагирующее на изменения углов ориентации тела, на которое оно устанавливается. В качестве самого элементарного примера можно привести детскую игру – юлу. Прибор был изобретен И. Боненбергером (немецкий математик и астроном) в далеком 1817-м, однако, существует информация о том, что ученый создал свое детище несколько раньше – в 1813-м. Происхождение самого слова древнегреческое и состоит из двух слов: γῦρος – «круг» и σκοπέω – «смотрю». Гиродатчик используется во многих серьезных сферах науки и техники – судоходстве, космонавтике, авиации, в производстве техники бытового назначения, игрушек, и, конечно же, мобильных телефонов. В большинстве моделей телефонов Хайскрин гироскоп присутствует.

НЕ ПУТАТЬ С АКСЕЛЕРОМЕТРОМ

Среди пользователей есть мнение, что гироскоп – это тот же акселерометр, и функции, соответственные. Но это не так — назначение последнего заключается в отслеживании поворотов агрегата в пространстве. Гироскоп же фиксирует перемещения телефона в пространстве, скорость перемещения, определяет стороны света. В целом можно сказать, что функционал у этих двух устройств схож и гиродатчик – это как бы улучшенный акселерометр. Последний отвечает за повороты дисплея, а гироскоп за передвижения в 3-х плоскостях. Актуально наличие гироскопа для использования различных приложений.

ФУНКЦИИ ГИРОСКОПА В СМАРТФОНЕ

Применение гиродатчика в смартфонах открыло абсолютно новые, неизведанные, захватывающие возможности. Современный пользователь сумеет по достоинству оценить функционал этого устройства в своем девайсе. К примеру, элементарным встряхиванием телефона можно отвечать на звонки, просматривать фото, изображения, переворачивать странички в электронной книге, в плеере можно переключить песню. Невероятно удобен гиродатчик в калькуляторе: портретное использование его позволяет выполнять минимальное количество функций – поделить, умножить, сложить, вычесть. Но, как только пользователь повернет телефон на девяносто градусов калькулятор автоматически перейдет в другой режим – на дисплее смартфона появится расширенный функционал с массой дополнительных действий.

Помимо простых функций специалисты нашли для гороскопа применение и в различных видах программного обеспечения. В некоторых операционках встряхивание телефона запускает обновление Bluetooth. Нашлось место для гиродатчика и в работе специфических программ, которые предназначаются для измерения углов наклона и уровня. Очень удобен гироскоп, когда необходимо определить местоположение пользователя на незнакомой местности. При помощи GPS-навигации можно использовать карту, которая при любом повороте человека менять свое направление в ту же сторону, то есть, если пользователь повернут лицом к озеру, это автоматически отобразится на карте, если повернется спиной к водоему – произойдут изменения и на карте. Такой помощник значительно упрощает ориентирование на местности и станет чрезвычайно полезным для людей, увлеченных активными видами отдыха.

К сожалению, не обошлось и без минусов из-за которых некоторые пользователи предпочитают отказаться от использования гироскопа в своем смартфоне и попросту отключить его. К таким недостаткам можно отнести то, что некоторые приложения реагируют на изменения положения в пространстве с небольшим опозданием. В качестве примера можно рассмотреть чтение лежа электронной книги с мобильного устройства: если пользователь при этом будет менять свою позу, то гиродатчик и приложение, связанное с устройством, также будут менять ориентацию странички. Это доставляет определенные неудобства.

КТО И КАК ИСПОЛЬЗУЕТ ГИРОСКОП ЧАЩЕ ВСЕГО

Конечно же это геймеры. Именно они по достоинству оценят наличие гироскопов в смартфонах. Наличие данного устройства в девайсе превращает процесс игры в совершенно иное качество – картинка становится более реалистичной. В основном это гонки, шутеры, симуляторы. В шутерах выстрел необходимо осуществить при помощи нажатия и для того, чтобы навести прицел, необходимо изменить положение телефона, а камера в игрушке повернется вслед за девайсом, в гонках входы в повороты на виртуальном авто настолько реалистичны, что по ощущениям это можно сравнить с ездой на реальном авто.

Магазин мобильных телефонов
Каталог смартфонов Highscreen

Гироскоп

| Определение, физика и использование

Гироскоп, устройство, содержащее быстро вращающееся колесо или циркулирующий луч света, которое используется для обнаружения отклонения объекта от его желаемой ориентации. Гироскопы используются в компасах и автопилотах кораблей и самолетов, в управляющих механизмах торпед и в инерционных системах наведения, устанавливаемых в космических ракетах-носителях, баллистических ракетах и ​​орбитальных спутниках.

гироскоп

Трехкадровый гироскоп.

Encyclopdia Britannica, Inc.

Механические гироскопы

Механические гироскопы основаны на принципе, открытом в 19 веке Жаном-Бернаром-Леоном Фуко, французским физиком, который дал название гироскопу колесу или ротору, установленному в карданных кольцах. Угловой момент вращающегося ротора заставлял его сохранять свое положение даже при наклоне карданного вала. В 1850-х годах Фуко провел эксперимент с использованием такого ротора и продемонстрировал, что вращающееся колесо сохраняет свою первоначальную ориентацию в космосе независимо от вращения Земли.Эта способность подсказала ряд применений гироскопа в качестве указателя поворота, и в 1908 году немецкий изобретатель Х. Аншютц-Кемпфе разработал первый работоспособный гирокомпас для использования в подводных аппаратах. В 1909 году американский изобретатель Элмер А. Сперри построил первого автопилота, использовавшего гироскоп для удержания самолета на курсе. Первый автопилот для кораблей был установлен на датском пассажирском судне немецкой компанией в 1916 году, и в том же году гироскоп был использован при проектировании первого искусственного горизонта для самолетов.

(слева) Трехкадровый гироскоп и (справа) двухкадровый гироскоп.

Британская энциклопедия, Inc.
Гироскопы

использовались для автоматического управления, а также для коррекции поворота и тангажа крылатых и баллистических ракет со времен Второй мировой войны, когда были выпущены немецкие ракеты Фау-1 и Фау-2. Также во время той войны способность гироскопов определять направление с большой степенью точности в сочетании со сложными механизмами управления привела к разработке стабилизированных оружейных прицелов, бомбовых прицелов и платформ для переноски пушек и радиолокационных антенн на борту кораблей.Для инерциальных систем наведения, используемых на орбитальных космических аппаратах, требуется небольшая платформа, которая стабилизируется с необычайной степенью точности; это все еще делается с помощью традиционных гироскопов. Более крупные и тяжелые устройства, называемые импульсными колесами (или реактивными колесами), также используются в системах ориентации некоторых спутников.

гирокомпас

Направление, на которое указывает гирокомпас, не зависит от магнитного поля Земли и зависит от свойств гироскопа и от вращения Земли.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Оптические гироскопы

Оптические гироскопы практически без движущихся частей используются в коммерческих авиалайнерах, ракетах-носителях и орбитальных спутниках. Такие устройства основаны на эффекте Саньяка, впервые продемонстрированном французским ученым Жоржем Саньяком в 1913 году. В демонстрации Саньяка луч света разделялся так, что часть перемещалась по часовой стрелке, а часть — против часовой стрелки вокруг вращающейся платформы. Хотя оба луча перемещались по замкнутому контуру, луч, движущийся в направлении вращения платформы, вернулся в исходную точку немного позже луча, движущегося в направлении, противоположном вращению.В результате была обнаружена картина «интерференции полос» (чередование светлых и темных полос), которая зависела от точной скорости вращения поворотного стола.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Гироскопы, использующие эффект Саньяка, начали появляться в 1960-х годах, после изобретения лазера и развития волоконной оптики. В кольцевом лазерном гироскопе лазерные лучи разделяются и затем направляются по противоположным путям через три взаимно перпендикулярных полых кольца, прикрепленных к транспортному средству.На самом деле «кольца» обычно представляют собой треугольники, квадраты или прямоугольники, заполненные инертным газом, через которые лучи отражаются зеркалами. Когда транспортное средство совершает поворот или движение по тангажу, интерференционные картины, созданные в соответствующих кольцах гироскопа, измеряются фотоэлементами. Затем образцы всех трех колец численно интегрируются, чтобы определить скорость поворота корабля в трех измерениях. Другой тип оптического гироскопа — это волоконно-оптический гироскоп, в котором нет полых трубок и зеркал, а свет проходит через тонкие волокна, плотно намотанные на небольшую катушку.

Кольцевой лазерный гироскоп.

Encyclopædia Britannica, Inc. Последняя редакция и обновление этой статьи выполняла Кара Роджерс, старший редактор.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Что они из себя представляют, как они работают и их значение

На первый взгляд гироскопы — довольно странные объекты. Они двигаются особым образом и, кажется, бросают вызов гравитации. Особые свойства этих устройств сделали их бесценным активом в самолетах, космических станциях и множестве других технологий, связанных с вращением.

Типичный самолет часто имеет целый набор таких устройств, включая важнейший компас. Космическая станция «Мир» фактически использовала 11 из них для ориентации относительно Солнца, и у телескопа Хаббла есть их партия.

Источник: Rina / Flickr

Что такое гироскоп?

Согласно Оксфордскому словарю, гироскоп — это «устройство, состоящее из колеса или диска, установленного так, что он может быстро вращаться вокруг оси, которая сама может свободно менять направление.На ориентацию оси не влияет наклон крепления ».

Хотя это определение великолепно, оно на самом деле не объясняет, как они работают или почему они так важны (при условии, что мы немного урезали определение) Чтобы лучше понять это, нам сначала нужно взглянуть на их «странное поведение».

Профессиональные хитрости

Гироскопы в своей основной форме представляют собой вращающееся колесо или диск на оси. Более сложные образцы также будут установлены на металлической раме или на наборе подвижных или неподвижных рам (или карданов) для повышения точности устройства.

Хотя на поверхности они кажутся простыми объектами, они могут выполнять очень странные трюки.

Когда колесо не вращается, гироскопы фактически представляют собой чрезмерно сконструированные пресс-папье. Если вы попытаетесь встать, он просто упадет (очевидно). Ключ к ним — в их вращении.

Источник: Гордон Джоли / Flickr

Возможно, вы в детстве играли с гироскопами? Может у вас есть спиннер непоседа? Если да, то вы вспомните, как они могут выполнять множество интересных трюков.Например, вы можете балансировать на веревке или пальце, пока он движется.

Еще одно примечательное их свойство, если вы когда-либо держали его в руках, — это то, что он будет пытаться сопротивляться попыткам сдвинуть свою позицию.

Вы даже можете наклонить его под углом, когда он подвешен на подставке, и он будет левитировать, хотя и вращается вокруг подставки. Еще более впечатляюще то, что вы можете поднять гироскоп с помощью веревки на одном конце.

Как работают гироскопы?

Объяснение этого явления сложно понять интуитивно.Их способность, казалось бы, игнорировать гравитацию, является результатом углового момента, на который влияет крутящий момент на диске, например сила тяжести, для создания гироскопической прецессии вращающегося диска или колеса.

Источник: Берни Эммонс / Flickr

Это явление также известно как гироскопическое движение или гироскопическая сила, и оно действительно оказалось очень полезным для нас, людей. Эти термины относятся к тенденции вращающегося объекта, а не только гироскопа, сохранять ориентацию своего вращения.

Таким образом, вращающийся объект обладает угловым моментом, как упоминалось ранее, и его необходимо сохранять.Из-за этого вращающийся объект будет сопротивляться любому изменению своей оси вращения, поскольку изменение ориентации приведет к изменению углового момента.

Другой замечательный пример прецессии происходит и с планетой Земля. Как вы знаете, ось вращения Земли на самом деле лежит под углом к ​​вертикали, которая из-за своего угла образует круг, когда сама ось вращения вращается.

Хотя это не совсем относится к этой статье, причина странного наклона Земли на самом деле довольно интересна.

Этот эффект тем сильнее, чем быстрее вращается диск или колесо, как предсказывает Второй закон Ньютона. Это кажется очевидным любому, кто имеет базовые знания физики.

Основная причина, по которой они, кажется, бросают вызов гравитации, — это эффективный крутящий момент, приложенный к вращающемуся диску, который влияет на его вектор углового момента. Влияние силы тяжести на плоскость вращающегося диска заставляет ось вращения «отклоняться».

Источник: Х. М. Диксон / Wikimedia Commons

В результате вся ось вращения находит «золотую середину» между влиянием гравитации и собственным вектором углового момента.Теперь помните, что гироскоп не может упасть к центру тяжести из-за чего-то мешающего — например, вашей руки, рамы / стабилизатора или стола.

Теперь, если принять во внимание тот факт, что гироскоп останавливается от падения к центру тяжести из-за чего-то на пути, мы получаем удивительные свойства, которые мы видим в этих устройствах.

Картинка — ну видео — стоит тысячи слов, поэтому мы делегируем более подробное объяснение следующему видео:

Gyroscope vs.акселерометр: в чем разница между ними?

Чтобы полностью ответить на этот вопрос, нам необходимо оценить, как работает каждое устройство. Поскольку мы уже подробно рассмотрели гироскоп выше, давайте посмотрим, что такое акселерометр и как он работает.

Современный акселерометр LIS302DL, Источник: Адам Грейг / Flickr

В словаре Merriam Webster акселерометр определяется как «инструмент для измерения ускорения или для обнаружения и измерения вибраций».

Отлично, но это не дает нам много информации.Акселерометры, в их самом основном смысле, представляют собой электромеханические устройства, которые измеряют силы ускорения — отсюда и название.

Эти силы могут быть статическими (например, сила тяжести) или динамическими (вызванными перемещением или вибрацией устройства). Существуют различные способы изготовления акселерометра, в большинстве своем использующие пьезоэлектрический эффект или чувствительную емкость.

Первые обычно состоят из микроскопических кристаллических структур, которые подвергаются воздействию ускоряющих сил и в свою очередь генерируют напряжение.В последнем используются две микроструктуры, расположенные рядом друг с другом.

Каждая из них имеет определенную емкость, и по мере того, как ускоряющие силы перемещают одну из структур, ее емкость будет изменяться. Добавив схему для преобразования емкости в напряжение, вы получите очень полезный маленький акселерометр.

Источник: Misko / Flickr

Есть еще несколько методов, включая использование пьезорезистивного эффекта, пузырьков горячего воздуха и света, и это лишь некоторые из них. Итак, как видите, акселерометры и гироскопы действительно очень разные звери.

По сути, основное различие между ними состоит в том, что один может определять вращение, а другой — нет. Поскольку гироскопы работают по принципу углового момента, они идеально подходят для определения ориентации объекта в пространстве.

Акселерометры, с другой стороны, могут измерять только линейное ускорение на основе вибрации.

Однако есть некоторые варианты акселерометра, которые также включают гироскоп. Эти устройства состоят из гироскопа с грузом на одной из осей.

Устройство будет реагировать на силу, создаваемую весом, когда оно ускоряется, интегрируя эту силу для создания скорости.

Что такое оптические гироскопы?

Другой вид гироскопа — оптический гироскоп. Это устройство не имеет движущихся частей и обычно используется в современных коммерческих авиалайнерах, ракетах-носителях и орбитальных спутниках.

Кольцевой лазерный гироскоп, Источник: Британская энциклопедия.

Используя преимущество эффекта Саньяка, эти устройства используют лучи света, чтобы обеспечить функцию, аналогичную механическим гироскопам.Эффект был впервые продемонстрирован в 1911 году Францем Харрисом, но именно французский ученый Жорж Саньяк правильно определил причину.

Если луч света разделяется и направляется в двух противоположных направлениях по замкнутой траектории на вращающейся платформе с зеркалами по периметру, а затем лучи рекомбинируются, они проявляют интерференционные эффекты. В 1913 году Саньяк пришел к выводу, что свет распространяется со скоростью, не зависящей от скорости источника.

Он также обнаружил, что, несмотря на то, что оба луча находятся в замкнутом контуре, луч, движущийся в одном направлении вращения, прибыл в свою начальную точку немного позже, чем другой.

Согласно Британской энциклопедии, «в результате была обнаружена картина« интерференционных полос »(чередование светлых и темных полос), которая зависела от точной скорости вращения поворотного стола».

Правило правой руки

Ученые склонны использовать так называемое «правило правой руки», чтобы визуализировать это.

Для этого возьмите правую руку и сделайте прямой угол. Затем можно растянуть пальцы по радиусу колеса.

Если вы согнете кончики пальцев в направлении вращения, ваш большой палец будет указывать в направлении углового момента.По сути, ось колеса будет направлением, в котором все вращающееся колесо «хочет» двигаться.

Источник: остановите голубя! / Flickr

Это видео дает нам довольно простое объяснение с использованием подвешенного велосипедного колеса.

Применение гироскопов

Интересные свойства гироскопов предоставили ученым и инженерам несколько интересных приложений. Их способность сохранять определенную ориентацию в пространстве является фантастической для некоторых приложений.

Наденьте сенсоры, и вы получите рецепт полезности.Имея это в виду, вот несколько отличных примеров использования гироскопов в нашем современном мире.

1. В самолетах вы найдете множество гироскопов.

Источник: Алекс Бельтюков / Wikimedia Commons

В современных самолетах инерционные системы наведения хорошо используют эти относительно простые устройства. У них есть набор вращающихся гироскопов для отслеживания и управления ориентацией самолета в полете. Вращающиеся гироскопы хранятся в специальных отсеках, которые позволяют им сохранять свою ориентацию независимо от ориентации самолета.

Клетки гироскопа имеют электрические контакты и датчики, которые могут передавать информацию пилоту, когда самолет катится или наклоняется. Это позволяет пилоту и системам наведения «знать» текущую относительную ориентацию самолета в пространстве.

2. Марсоход имеет пару гироскопов.

Марсоход также имеет набор гироскопов. Они обеспечивают устойчивость марсохода, а также помогают в навигации. Они также применяются в самолетах-дронах и вертолетах для обеспечения устойчивости и помощи в навигации.

3. В крылатых и баллистических ракетах также используются гироскопы.

Источник: Per-Olof Forsberg / Flickr

Еще одно интересное применение гироскопов — это системы наведения крылатых и баллистических ракет. Используемые для автоматического управления и корректировки крена, тангажа и рысканья, датчики гироскопов использовались для этой цели со времен немецких ракет Фау-1 и Фау-2 времен Второй мировой войны.

Как правило, ракеты для этого оснащены как минимум двумя гироскопами. цель, с каждым гироскопом, обеспечивающим фиксированную опорную линию, от которой могут быть вычислены любые отклонения.Одна ссылка обычно включает ось вращения вертикального гироскопа.

От этой оси можно легко измерить отклонения по тангажу, крену и рысканью. Гироскопы также нашли применение в стабилизаторах прицелов, бомбовых прицелах и платформах для переноски орудий и радиолокационных систем на борту военных кораблей.

4. Гироскопы также можно найти в орбитальных космических аппаратах

Еще одно интересное применение гироскопов — это инерциальные системы наведения орбитальных космических аппаратов. Такое маленькое судно требует высокой точности, когда дело доходит до стабилизации, и гироскопы в значительной степени идеально подходят для этой работы.

Есть несколько более крупных и тяжелых устройств, называемых импульсными колесами или реактивными колесами, которые также используются для контроля высоты некоторых более крупных спутников.

5. Часть «Звездных войн: Возвращение джедая» была снята с помощью гироскопов.

Источник: VidGames / YouTube

Устройство под названием «Стедикам» использовалось для съемок некоторых сцен в фильме «Звездные войны: Возвращение джедая» (as ну как и во многих других фильмах). Это устройство, используемое в сочетании с несколькими гироскопами, удерживало камеру стабильно при съемке фоновых снимков для знаменитой погони на спидер-байке на Эндоре.

Изобретенный Гарретом Брауном, он управлял установкой, чтобы идти через лес из красного дерева, управляя камерой со скоростью один кадр в секунду. Когда отснятый материал был ускорен до 24 кадров в секунду, это создавало впечатление скоростного путешествия сквозь деревья.

Сегодня потомки Steadicam — обычная черта многих кинопроизводств.

6. В вашем телефоне тоже может быть один

Гироскопы также нашли применение в различных потребительских товарах за последние несколько лет.Включение их в карманные устройства, такие как смартфоны, позволяет с высокой точностью определять движение в трехмерном пространстве.

Гироскопы обычно сочетаются с акселерометрами в современных смартфонах, чтобы обеспечить превосходное определение направления и движения. Яркие примеры включают Samsung Galaxy Note 4, HTC Titan, iPhone 5s и т. Д.

Современные игровые консоли также имеют тенденцию включать в себя гироскоп в той или иной форме. Гироскопы — от пульта Wii до различных периферийных устройств Playstation 3 и 4 — открыли совершенно новый способ играть в компьютерные игры.

7. Чтобы мы не забыли дроны

Источник: Pexels

Еще одно интересное применение гироскопов в нашей повседневной жизни — это дроны. Для того, чтобы эти устройства могли идеально летать, им необходимы гироскопы, среди прочего, чтобы они могли парить и летать по уровню.

Современные коммерческие дроны, как правило, используют трех- и шестиосные гироскопические стабилизаторы для предоставления навигационной информации контроллеру полета, что упрощает и повышает безопасность полета.

И это все, ребята.

Несмотря на простоту конструкции, они стали незаменимыми элементами комплекта для чего угодно, от океанских кораблей до космических шаттлов и, конечно же, вертолетов.

В целом гироскопы просто невероятны, даже если вы не подозреваете, что они там есть. Удивительно, что такое простое устройство может иметь такие интересные и разнообразные приложения.

Хотя устройства относительно просты, они обладают фантастическими свойствами, которые ученые и инженеры использовали, чтобы сделать наш мир немного лучше.

Если эта статья пробудила ваше воображение и вы хотите иметь собственный гироскоп, есть множество интернет-магазинов, из которых можно выбрать.Как ты мог отказаться?

Гироскоп — learn.sparkfun.com

Что такое гироскоп

Гироскопы или гироскопы — это устройства, которые измеряют или поддерживают вращательное движение. Гироскопы MEMS (микроэлектромеханические системы) — это небольшие недорогие датчики, измеряющие угловую скорость. Единицы угловой скорости измеряются в градусах в секунду (° / с) или оборотах в секунду (RPS). Угловая скорость — это просто измерение скорости вращения.

Гироскоп LPY503 на коммутационной плате.Гироскопы

, аналогичные приведенному выше, могут использоваться для определения ориентации и используются в большинстве автономных навигационных систем. Например, если вы хотите сбалансировать робота, можно использовать гироскоп для измерения вращения из сбалансированного положения и отправки поправок на двигатель.

Основные понятия в этом руководстве

Перед тем, как погрузиться в это руководство, вы можете прочитать некоторые из этих концепций, если вы с ними не знакомы.

Как работает гироскоп

Когда вещи вращаются вокруг оси, они имеют так называемую угловую скорость.Вращающееся колесо можно измерять в оборотах в секунду (RPS) или градусах в секунду (° / s).

Обратите внимание, что ось z гироскопа ниже совпадает с осью вращения колеса.

Если вы прикрепите датчик к колесу, показанному выше, вы можете измерить угловую скорость оси z гироскопа. Две другие оси не будут измерять вращение.

Представьте, если колесо вращается раз в секунду. У него будет угловая скорость 360 градусов в секунду.Направление вращения колеса также важно. По часовой стрелке вокруг оси или против часовой стрелки?

Трехосный гироскоп MEMS, подобный изображенному выше (ITG-3200), может измерять вращение вокруг трех осей: x, y и z. Некоторые гироскопы бывают одноосных и двухосных, но трехосный гироскоп в одном чипе становится меньше, дешевле и популярнее.

Гироскопы

часто используются на объектах, которые совсем не вращаются очень быстро. Самолеты (надеюсь) не крутятся.Вместо этого они поворачиваются на несколько градусов по каждой оси. Обнаруживая эти небольшие изменения, гироскопы помогают стабилизировать полет самолета. Также обратите внимание, что ускорение или линейная скорость самолета не влияет на измерения гироскопа. Гироскопы измеряют только угловую скорость.

Как гироскоп MEMS определяет угловую скорость?

Внутренний вид гироскопического датчика MEMS

Датчик гироскопа внутри MEMS крошечный (от 1 до 100 микрометров, размером с человеческий волос).Когда гироскоп вращается, небольшая резонирующая масса смещается при изменении угловой скорости. Это движение преобразуется в электрические сигналы очень слабого тока, которые могут усиливаться и считываться микроконтроллером хоста.

Как подключиться к гироскопу

Основными аппаратными соединениями для использования гироскопа являются питание и интерфейс связи. Как всегда, обратитесь к таблице данных датчика за всей информацией о технических характеристиках и примерах соединений.

Интерфейс связи

Гироскопы

могут иметь цифровой или аналоговый интерфейс связи.

  • Гироскопы с цифровым интерфейсом обычно используют протоколы связи SPI или I2C. Использование этих интерфейсов позволяет легко подключиться к микроконтроллеру хоста. Одним из ограничений цифрового интерфейса является максимальная частота дискретизации. I2C имеет максимальную частоту дискретизации 400 Гц. С другой стороны, SPI может иметь гораздо более высокую частоту дискретизации.

  • Гироскопы с аналоговым интерфейсом представляют скорость вращения посредством переменного напряжения, обычно между землей и напряжением питания.Для считывания сигнала можно использовать АЦП на микроконтроллере. Аналоговые гироскопы могут быть менее дорогими, а иногда и более точными, в зависимости от того, как вы читаете аналоговый сигнал.

Мощность

Гироскопы

MEMS обычно маломощные. Рабочие токи находятся в диапазоне мА, а иногда и мкА. Напряжение питания для гироскопов обычно составляет 5 В или меньше. Цифровые гироскопы могут иметь выбираемые логические напряжения или работать от напряжения питания. Для любого цифрового интерфейса не забудьте подключить линии 5V к 5V и 3.Линии от 3 до 3,3 В. Кроме того, гироскопы с цифровыми интерфейсами могут иметь режимы пониженного энергопотребления и сна, что позволяет использовать их в приложениях с батарейным питанием. Иногда это преимущество перед аналоговым гироскопом.

Как выбрать гироскоп

При выборе гироскопа необходимо учитывать множество спецификаций. Вот несколько наиболее важных полезных:

Диапазон

Диапазон измерения или диапазон полной шкалы — это максимальная угловая скорость, которую может прочитать гироскоп.Подумайте о том, что вы измеряете. Вам нужно измерить вращение проигрывателя, которое работает очень медленно, или вращающегося колеса, которое может быть очень быстрым?

Чувствительность

Чувствительность измеряется в мВ на градус в секунду (мВ / ° / с). Не позволяйте странному измерению этой ценности пугать вас. Он определяет, насколько изменяется напряжение при заданной угловой скорости. Например, если указан гироскоп с чувствительностью 30 мВ / ° / с, и вы видите изменение выходного сигнала на 300 мВ, вы повернули гироскоп со скоростью 10 ° / с.

Хорошее правило, которое следует запомнить: с увеличением чувствительности дальность действия уменьшается. Например, посмотрите таблицу данных гироскопа LPY503 или любой гироскоп с выбираемым диапазоном:

Обратите внимание, что с большим диапазоном страдает чувствительность и вы получаете меньшее разрешение.

Смещение

Как и в случае с любым другим датчиком, измеряемые вами значения будут содержать некоторую погрешность или смещение. Вы можете увидеть смещение гироскопа, измерив выходной сигнал, когда гироскоп неподвижен. Хотя вы думаете, что видите 0 °, когда гироскоп неподвижен, вы всегда будете видеть небольшую ненулевую ошибку на выходе.Эти ошибки иногда называют дрейфом смещения или нестабильностью смещения. На смещение сильно влияет температура сенсора. Чтобы свести к минимуму источник этой ошибки, большинство гироскопов имеют встроенный датчик температуры. Таким образом, вы можете считывать температуру датчика и исправлять любые изменения, зависящие от температуры. Чтобы исправить эти ошибки, гироскоп должен быть откалиброван. Обычно это делается, удерживая гироскоп неподвижным и обнуляя все показания в вашем коде.

Идем дальше

К настоящему времени вы должны знать, как работает гироскоп, и иметь хорошую основу, чтобы начать работу с гироскопом в своем собственном проекте.

Ознакомьтесь с этими руководствами, в которых используются гироскопы:

Акселерометр

и гироскоп: в чем разница?

Для определения положения и ориентации объекта используется множество различных сенсорных устройств. Наиболее распространенными из этих датчиков являются гироскоп и акселерометр. Несмотря на схожие цели, они измеряют разные вещи. При объединении в одно устройство они могут создать очень мощный массив информации.

Что такое гироскоп?

Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения ориентации.Его конструкция состоит из свободно вращающегося диска, называемого ротором, установленного на оси вращения в центре большего и более устойчивого колеса. Когда ось поворачивается, ротор остается неподвижным, чтобы указать центральное гравитационное притяжение и, следовательно, направление «вниз».

«Один типичный тип гироскопа состоит из подвешивания относительно массивного ротора внутри трех колец, называемых подвесами», — говорится в учебном пособии Университета штата Джорджия. «Установка каждого из этих роторов на высококачественные опорные поверхности гарантирует, что очень небольшой крутящий момент может быть приложен к внутреннему ротору.«

Гироскопы были впервые изобретены и названы в 19 веке французским физиком Жан-Бернаром-Леоном Фуко. Согласно Британской энциклопедии, только в 1908 году немецкий изобретатель Х. Аншютц-Кемпфе разработал первый работоспособный гирокомпас. создан для использования в подводном аппарате. Затем, в 1909 году, он был использован для создания первого автопилота.

Что такое акселерометр?

Акселерометр — это компактное устройство, предназначенное для измерения негравитационного ускорения.Когда объект, в который он встроен, переходит из состояния покоя в любую скорость, акселерометр рассчитан на то, чтобы реагировать на вибрации, связанные с таким движением. В нем используются микроскопические кристаллы, которые подвергаются нагрузке при возникновении вибрации, и из-за этого напряжения генерируется напряжение, которое позволяет считывать любое ускорение. Акселерометры являются важными компонентами устройств, которые отслеживают физическую форму и другие измерения при количественном измерении самодвижения.

Первый акселерометр был назван машиной Атвуда и был изобретен английским физиком Джорджем Атвудом в 1783 году, согласно книге Вилле Каякари «Практические МЭМС».

Использование гироскопа или акселерометра

Основное различие между двумя устройствами простое: одно может определять вращение, а другое — нет. В некотором смысле акселерометр может определять ориентацию неподвижного объекта по отношению к поверхности Земли. При ускорении в определенном направлении акселерометр не может отличить это от ускорения, обеспечиваемого гравитационным притяжением Земли. Если принять во внимание этот недостаток при использовании в самолете, акселерометр быстро потеряет большую часть своей привлекательности.

Гироскоп сохраняет свой уровень эффективности за счет возможности измерения скорости вращения вокруг определенной оси. При измерении скорости вращения вокруг оси крена самолета он определяет фактическое значение до тех пор, пока объект не стабилизируется. Используя ключевые принципы углового момента, гироскоп помогает указать ориентацию. Для сравнения, акселерометр измеряет линейное ускорение на основе вибрации.

Типичный двухкоординатный акселерометр показывает пользователям направление силы тяжести в самолете, смартфоне, автомобиле или другом устройстве.Для сравнения, гироскоп предназначен для определения углового положения на основе принципа жесткости пространства. Приложения каждого устройства довольно сильно различаются, несмотря на схожее предназначение. Например, гироскоп используется в навигации на беспилотных летательных аппаратах, компасах и больших лодках, что в конечном итоге способствует стабильности в навигации. Акселерометры также широко используются в сфере машиностроения, оборудования, мониторинга оборудования, мониторинга зданий и сооружений, навигации, транспорта и даже бытовой электроники.

Появление акселерометра на рынке бытовой электроники с появлением таких широко распространенных устройств, как iPhone, использующих его для встроенного приложения компаса, способствовало его общей популярности во всех направлениях программного обеспечения. Определение ориентации экрана, работа в качестве компаса и отмена действий простым встряхиванием смартфона — это несколько основных функций, которые зависят от наличия акселерометра. В последние годы его применение среди бытовой электроники теперь распространяется и на персональные ноутбуки.

Используемые датчики

Использование в реальных условиях лучше всего иллюстрирует различия между этими датчиками. Акселерометры используются для определения ускорения, хотя трехосевой акселерометр может определять ориентацию платформы относительно поверхности Земли. Однако, как только платформа начинает двигаться, интерпретировать ее показания становится сложнее. Например, при свободном падении акселерометр покажет нулевое ускорение. В самолете, выполняющем поворот под углом крена 60 градусов, трехосевой акселерометр регистрировал бы вертикальное ускорение 2G, полностью игнорируя наклон.В конечном счете, акселерометр нельзя использовать в одиночку, чтобы поддерживать правильную ориентацию самолета.

Акселерометры вместо этого находят применение во множестве бытовых электронных устройств. Например, среди первых смартфонов, которые использовали его, был iPhone 3GS от Apple с введением таких функций, как приложение компаса и встряхивание для отмены, согласно Wired.

Гироскоп будет использоваться в самолете, чтобы помочь в определении скорости вращения вокруг оси крена самолета. Когда самолет катится, гироскоп будет измерять ненулевые значения, пока платформа не выровняется, после чего он будет считывать нулевое значение, чтобы указать направление «вниз».»Лучшим примером считывания показаний гироскопа является индикатор высоты на типичных самолетах. Он представлен круглым дисплеем с экраном, разделенным пополам, причем верхняя половина имеет синий цвет для обозначения неба, а нижняя — красный цвет для обозначения Когда самолет кренится для разворота, ориентация дисплея будет смещаться вместе с креном, чтобы учесть фактическое направление земли

Предполагаемое использование каждого устройства в конечном итоге влияет на его практичность на каждой используемой платформе.Многие устройства выигрывают от наличия обоих датчиков, хотя многие полагаются на использование только одного. В зависимости от типа информации, которую вам нужно собрать — ускорения или ориентации — каждое устройство даст разные результаты.

Дополнительный отчет Алины Брэдфорд, автора Live Science.

Дополнительные ресурсы

Для чего используются гироскопы?

Обновлено 8 декабря 2018 г.

Кевин Бек

Гироскоп, который часто называют просто гироскопом (не путать с греческой пищевой пленкой), не пользуется большой популярностью.Но без этого чуда инженерной мысли мир — и особенно исследование других миров человечеством — был бы в корне другим. Гироскопы незаменимы в ракетной технике и воздухоплавании, а в качестве бонуса из простого гироскопа можно сделать отличную детскую игрушку.

Гироскоп, хотя и машина с множеством движущихся частей, на самом деле является датчиком. Его цель — поддерживать устойчивое движение вращающейся части в центре гироскопа перед лицом сдвигов сил, накладываемых внешней средой гироскопа.Они построены так, что эти внешние смещения уравновешиваются движениями частей гироскопа, которые всегда противодействуют наложенному смещению. Это мало чем отличается от того, как подпружиненная дверь или мышеловка будет противодействовать вашим попыткам открыть ее, тем более, что ваши собственные усилия возрастут. Однако гироскоп намного сложнее пружины.

Почему вы наклоняетесь влево, когда автомобиль поворачивает направо?

Что значит испытать «внешнюю силу», то есть подвергнуться воздействию новой силы, когда на самом деле ничего нового не касается вас? Подумайте, что происходит, когда вы сидите на пассажирском сиденье автомобиля, который движется по прямой с постоянной скоростью.Поскольку автомобиль не ускоряется и не замедляется, ваше тело не испытывает линейного ускорения, а поскольку автомобиль не вращается, вы не испытываете углового ускорения. Поскольку сила является продуктом массы и ускорения, в этих условиях вы не ощущаете чистой силы, даже если вы движетесь со скоростью 200 миль в час. Это соответствует первому закону движения Ньютона, который гласит, что покоящийся объект будет оставаться в покое, если на него не действует внешняя сила, а также что объект, движущийся с постоянной скоростью в том же направлении, будет продолжать свой точный путь до тех пор, пока подвергнутый внешней силе.

Однако, когда автомобиль поворачивает направо, если вы не приложите физических усилий, чтобы противодействовать внезапному появлению углового ускорения при езде на автомобиле, вы повернетесь к водителю слева от вас. Вы перешли от ощущения отсутствия чистой силы к ощущению силы, указывающей прямо из центра круга, по которому машина только что начала двигаться. Поскольку более короткие повороты приводят к большему угловому ускорению при заданной линейной скорости, ваша тенденция к наклону влево более выражена, когда ваш водитель делает крутой поворот.

Ваша собственная социально укоренившаяся практика применения достаточных усилий по предотвращению наклона, чтобы удерживать себя в том же положении на своем сиденье, аналогична тому, что делают гироскопы, хотя и гораздо более сложным и эффективным способом.

Происхождение гироскопа

Гироскоп официально можно проследить до середины 19 века и французского физика Леона Фуко. Фуко, возможно, более известен маятником, получившим его имя, и большую часть своей работы он выполнил в оптике, но он придумал устройство, которое он использовал, чтобы продемонстрировать вращение Земли, выясняя способ, по сути, компенсировать или изолировать воздействие силы тяжести на самые внутренние части устройства.Это означало, что любое изменение оси вращения колеса гироскопа во время его вращения должно было быть вызвано вращением Земли. Так произошло первое формальное использование гироскопа.

Что такое гироскопы?

Основной принцип гироскопа можно проиллюстрировать на примере отдельного вращающегося велосипедного колеса. Если бы вы держали колесо с каждой стороны за короткую ось, расположенную через середину колеса (например, ручку), и кто-то вращал бы колесо, пока вы держали его, вы бы заметили, что если бы вы попытались наклонить колесо в сторону , он не пошел бы в этом направлении так легко, как если бы не вращался.Это справедливо для любого направления по вашему выбору и независимо от того, как внезапно начнется движение.

Пожалуй, проще всего описать части гироскопа от самых внутренних до самых внешних. Во-первых, в центре находится вращающийся вал или диск (и если подумать, геометрически говоря, диск — это не что иное, как очень короткий и очень широкий вал). Это самая тяжелая составляющая аранжировки. Ось, проходящая через центр диска, прикреплена шарикоподшипниками почти без трения к кольцевому кольцу, называемому карданным подвесом.Здесь история становится странной и очень интересной. Этот подвес сам по себе прикреплен аналогичными шариковыми подшипниками к другому подвесу, который немного шире, так что внутренний кардан может просто свободно вращаться в пределах внешнего кардана. Точки крепления карданов друг к другу расположены по линии, перпендикулярной оси вращения центрального диска. Наконец, внешний стабилизатор прикреплен к третьему кольцу, которое служит рамой гироскопа, с помощью еще большего количества шарикоподшипников с плавным скольжением.

(Вам следует ознакомиться со схемой гироскопа или посмотреть короткие видеоролики в Ресурсах, если вы еще этого не сделали; в противном случае все это практически невозможно визуализировать!)

Ключ к функциям гироскопа заключается в том, что три взаимосвязанных, но независимо вращающихся кардана позволяют движение в трех плоскостях или измерениях. Если что-то может потенциально нарушить ось вращения внутреннего вала, этому возмущению можно будет одновременно противостоять во всех трех измерениях, потому что карданы скоординированно «поглощают» силу.По сути, происходит то, что, когда два внутренних кольца вращаются в ответ на любое возмущение, которое испытал гироскоп, их соответствующие оси вращения лежат в плоскости, которая остается перпендикулярной оси вращения вала. Если эта плоскость не меняется, то и направление вала не меняется.

Физика гироскопа

Крутящий момент — это сила, приложенная вокруг оси вращения, а не прямо. Таким образом, он влияет на вращательное движение, а не на линейное движение.В стандартных единицах измерения это сила, умноженная на «плечо рычага» (расстояние от реального или гипотетического центра вращения; подумайте о «радиусе»). Следовательно, он имеет единицы Н⋅м.

Гироскоп в действии перераспределяет любые приложенные крутящие моменты, чтобы они не влияли на движение центрального вала. Здесь важно отметить, что гироскоп не предназначен для того, чтобы что-то двигалось по прямой линии; он предназначен для того, чтобы что-то двигалось с постоянной скоростью вращения. Если вы подумаете об этом, вы, вероятно, можете представить, что космические корабли, летящие на Луну или в более далекие места назначения, не идут «точка-точка»; скорее, они используют силу тяжести, создаваемую различными телами, и перемещаются по траекториям или кривым.Уловка состоит в том, чтобы обеспечить постоянство параметров этой кривой.

Выше было отмечено, что вал или диск, образующие центр гироскопа, имеют тенденцию быть тяжелыми. Он также имеет тенденцию вращаться с невероятной скоростью — например, гироскопы телескопа Хаббла вращаются со скоростью 19 200 оборотов в минуту, или 320 оборотов в секунду. На первый взгляд кажется абсурдным, что ученые оснастили такой чувствительный инструмент всасывающим безрассудно свободным (буквально) компонентом в его середине.Вместо этого, конечно, это стратегическое направление. Импульс в физике — это просто масса, умноженная на скорость. Соответственно, угловой момент равен инерции (величина, включающая массу, как вы увидите ниже), умноженной на угловую скорость. В результате, чем быстрее вращается колесо и чем больше его инерция за счет большей массы, тем большим угловым моментом обладает вал. В результате подвесы и внешние компоненты гироскопа обладают высокой способностью подавлять влияние внешнего крутящего момента до того, как этот крутящий момент достигнет уровней, достаточных для нарушения ориентации вала в пространстве.

Пример элитных гироскопов: телескоп Хаббла

Знаменитый телескоп Хаббл содержит шесть различных гироскопов для навигации, и их периодически необходимо заменять. Ошеломляющая скорость вращения его ротора означает, что шариковые подшипники непрактичны или невозможны для гироскопа этого калибра. Вместо этого «Хаббл» использует гироскопы, содержащие газовые подшипники, которые предлагают практически полное отсутствие трения во вращении, чем все, что построено людьми, может похвастаться.

Почему первый закон Ньютона иногда называют «законом инерции»

Инерция — это сопротивление изменению скорости и направления, какими бы они ни были. Это простая версия официального заявления, сформулированного Исааком Ньютоном много веков назад.

На обыденном языке «инерция» обычно означает нежелание двигаться, например: «Я собирался косить газон, но инерция удерживала меня прижатым к дивану». Однако было бы странно видеть кого-то, кто только что достиг конца 26.Двухмильный марафон отказывается останавливаться из-за эффекта инерции, хотя с точки зрения физики использование этого термина здесь было бы в равной степени допустимым — если бы бегун продолжал бежать в том же направлении и с той же скоростью, технически это было бы быть инерционным на работе. И вы можете представить себе ситуации, в которых люди действительно говорят, что они не перестали что-то делать из-за инерции, например: «Я собирался покинуть казино, но инерция заставляла меня переходить от стола к столу». (В этом случае «импульс» может быть лучше, но только если игрок выигрывает!)

Является ли инерция силой?

Уравнение для углового момента:

Где L имеет единицы измерения кг м 2 / с.Поскольку единицы угловой скорости ω — обратные секунды, или с-1, инерция I имеет единицы кг м 2 . Стандартная единица силы, ньютон, составляет кг м / с 2 . Таким образом, инерция — это не сила. Это не помешало фразе «сила инерции» войти в общепринятый жаргон, как это происходит с другими вещами, которые «ощущаются» как силы (хороший пример — давление).

Примечание: в то время как масса — это не сила, вес — это сила, несмотря на то, что эти два термина взаимозаменяемы в повседневной жизни.Это связано с тем, что вес является функцией силы тяжести, и поскольку немногие люди когда-либо покидают Землю надолго, веса объектов на Земле фактически постоянны, так же как их массы буквально постоянны.

Что измеряет акселерометр?

Акселерометр, как следует из названия, измеряет ускорение, но только линейное ускорение. Это означает, что эти устройства не особенно полезны во многих приложениях трехмерных гироскопов, хотя они удобны в ситуациях, когда можно принять направление движения только в одном измерении (например,г., типовой лифт).

Акселерометр — это один из типов инерциальных датчиков. Другой вариант — гироскоп, за исключением того, что гироскоп измеряет угловое ускорение. И, хотя это выходит за рамки этой темы, магнитометр — это третий вид инерциальных датчиков, используемых для магнитных полей. Продукты виртуальной реальности (VR) включают в себя эти инерционные датчики в сочетании, чтобы обеспечить пользователям более надежный и реалистичный опыт.

Определение гироскопа Merriam-Webster

gy · ro · область

| \ ˈJī-rə-ˌskōp

, Британский также ˈgī- \

: колесо или диск, установленный для быстрого вращения вокруг оси, а также свободно вращающийся вокруг одной или обеих осей, перпендикулярных друг другу и оси вращения, так что вращение одной из двух взаимно перпендикулярных осей является результатом применения крутящий момент по отношению к другому, когда колесо вращается, и так, что все устройство оказывает значительное сопротивление в зависимости от углового момента любому крутящему моменту, который может изменить направление оси вращения

Как работают гироскопы | HowStuffWorks

Почему гироскоп должен отображать такое поведение? Кажется совершенно бессмысленным, что ось велосипедного колеса может вот так висеть в воздухе.Однако если вы подумаете о том, что на самом деле происходит с различными секциями гироскопа при его вращении, вы увидите, что это поведение совершенно нормально!

Давайте посмотрим на две маленькие секции гироскопа, когда он вращается — верхнюю и нижнюю, например:

Когда сила приложена к оси, секция в верхней части гироскопа будет пытаться переместиться в влево, а секция внизу гироскопа попытается сместиться вправо, как показано. Если гироскоп не вращается, то колесо перевернется, как показано в видео на предыдущей странице.Если гироскоп вращается, подумайте, что происходит с этими двумя секциями гироскопа: Первый закон движения Ньютона гласит, что движущееся тело продолжает двигаться с постоянной скоростью по прямой линии, если на него не действует неуравновешенная сила. Таким образом, на верхнюю точку гироскопа действует сила, приложенная к оси, и она начинает двигаться влево. Он продолжает попытки двигаться влево из-за первого закона движения Ньютона, но вращение гироскопа вращает его, как это:

Этот эффект является причиной прецессии.