Veel elektronische projecten hebben een element van governance nodig, en dat gebeurt door een gyroscoop of gyroscoop. Dit element kan ook bewegingen of draaiingen van het apparaat detecteren en helpen om tegen deze beweging te reageren. Als het bijvoorbeeld een commando is, kan het draaien in de richting waarin de gebruiker een element of een videogame wil besturen.
De toepassingen van een gyroscoop, zoals u zich kunt voorstellen, zijn er veel, zoals degene die is geïntegreerd door smartphones om te weten wanneer het scherm is gedraaid en om een besturingsactie op het besturingssysteem uit te voeren, om voertuigen of videogamekarakters te bedienen, enz. Het is ook geïntegreerd in sommige laptops om te bepalen dat de apparatuur is gevallen en zo de harde schijf (HDD) op tijd kan uitschakelen om te voorkomen dat de kop de draaiende schijf raakt en breekt, enz.
Ze kunnen ook worden gebruikt geleidingssystemen, om te weten waar een apparaat naartoe gaat. Dit geldt zowel voor autonome robots als voor andere systemen die zonder tussenkomst of tussenkomst van de gebruiker goed georiënteerd moeten worden. Drones hebben ook dit soort elementen geïnstalleerd, en zelfs een virtual reality-bril, augmented of mixed reality, om het beeld dat wordt gezien aan te passen aan de beweging van de gebruiker ...
Ook in de militaire industrie Het heeft veel toepassingen gehad, zoals het kunnen geleiden van de eerste raketten en raketten die dankzij deze gyroscopen op een betere manier op een doelwit konden worden gericht. Bovendien kan dit, samen met moderne satellietsystemen zoals GPS, een zeer hoge precisie hebben.
Zoals je kan zien, de toepassingen zijn talrijk, en je hebt als maker zeker meer in je hoofd voor je toekomstige doe-het-zelfproject ...
Een beetje geschiedenis
El oriëntatiegevoel het is al jaren nodig, vooral bij navigatie. De eerste systemen waren gebaseerd op een tol, zoals die uit de XNUMXe eeuw van de Brit John Serson. Hiermee wilde hij de tol nog een keer gebruiken om de horizon op volle zee te kunnen lokaliseren wanneer het zicht verminderd of nul was.
Beetje bij beetje evolueerden de oriëntatie-apparaten tot de eerste gyroscoop als zodanig nr zou oplopen tot 1852, met de uitvinding van Foucault. Het kwam naar voren als het product van een experiment om de rotatie van de aarde aan te tonen. Een element met een slinger dat die draai op een simpele manier kon laten zien.
Beetje bij beetje evolueerden mechanische apparaten met de verspreiding van de luchtvaart- en militaire industrie voor torpedo's en raketten. In deze zin moet de nadruk worden gelegd op de Sperry Corp-gyro, voor de militaire industrie en dat werd een van de eerste directionele en moderne concepten.
Daarna zouden ze beginnen met verfijnen, verkleinen, vergroten in termen van precisie totdat ze de huidige systemen bereiken elektronisch en geminiaturiseerd dankzij technologieën zoals MEMS. Hieruit zagen we al iets in de MPU6050 artikel van deze blog.
Hoe werkt een gyroscoop?
De gyroscoop of gyroscoop is gebaseerd op de gyroscoopeffect. Dit is een fenomeen dat optreedt wanneer een apparaat wordt gevormd door een schijf die op een horizontale as is gemonteerd, waaromheen de schijf met hoge snelheid vrij ronddraait. Als een waarnemer de as van de achtergrond vasthoudt met de linkerhand en de as van de voorkant met de rechterkant, zal hij bij het laten zakken van de rechterhand en het heffen van de linkerhand een heel eigenaardig gedrag voelen.
Wat de waarnemer zal voelen, is dat de gyroscoop duwt je rechterhand en trekt je linkerhand. Dit is wat bekend staat als het gyroscoopeffect. Ik weet niet of je ooit een mechanische harde schijf (HDD) met hoge rotatiesnelheden (7200 RPM) in je hand hebt gehouden, wanneer deze in werking is, maar je zult zeker opmerken dat hij enige traagheid heeft wanneer je hem verplaatst, zoiets zoals dit is wat ik hier tegen je spreek ...
Welnu, dit fenomeen wordt door conventionele gyroscopen gebruikt om te weten wanneer er een beweging plaatsvindt. Hoewel de huidige ingebedde micro-elektronische apparaten In technologische apparaten, waarnaar in dit artikel wordt verwezen, zijn het geavanceerde elementen die de hoekverplaatsing per tijdseenheid of hoe snel een lichaam rond zijn as roteert, met een ander effect vastleggen.
Ze krijgen zeer goede precisie dankzij de MEMS met een bekend effect lijkt op Coriolis. In dit geval werd het ontdekt door de Fransman Gaspard-Gustave Coriolis in 1836. Het effect wordt waargenomen in een roterend referentieframe wanneer een lichaam in beweging is ten opzichte van dat referentieframe. Het bestaat uit een relatieve versnelling van het lichaam in genoemd rotatiesysteem. Deze versnelling zal altijd loodrecht staan op de rotatie-as van het systeem en op de snelheid van het lichaam.
Het object ondergaat in dit geval een versnelling vanuit het oogpunt van de roterende waarnemer, alsof er een onwerkelijke kracht op het object is die het versnelt. Het is een Coriolis-kracht van het traagheids- of fictieve type, waardoor het kan zijn meet hoeksnelheid, het integreren van de hoeksnelheid met betrekking tot de tijd, de hoekverplaatsing, of gewoon weten of een object is bewogen ...
Specifiek in een MEMS-type sensor, je hebt een kleine chip aan de binnenkant waarin een gyroscoop is geïmplementeerd met een grootte variërend van 1 tot 100 micrometer, dat is zelfs kleiner dan een mensenhaar. Dit apparaat is voldoende zodat wanneer het wordt geroteerd, een kleine resonantiemassa beweegt met veranderingen in hoeksnelheid, en op zijn beurt elektrische signalen met een zeer lage stroomsterkte produceert die zullen worden gelezen en geïnterpreteerd door de stuurschakelingen.
Kenmerken die u in een gyroscoop moet observeren
Enkele van de kenmerken waarmee u rekening moet houden als het gaat om kies een gyro voor uw project eson:
- Rango: maximale hoeksnelheid die het kan meten, mag het maximale bereik van de door u gekozen gyroscoop niet overschrijden. Je moet echter ook de best mogelijke gevoeligheid hebben, en dit wordt bereikt door het gyro-bereik niet veel hoger te maken dan je nodig hebt.
- interface: Het is niet zo'n groot probleem, aangezien 95% van de gyroscopen op de markt een analoge output hebben, hoewel er enkele zijn met een digitale interface van het SPI-type of I2C-bus.
- Aantal assen: net als bij versnellingsmeters is het iets heel belangrijks. Ze hebben meestal niet zoveel assen beschikbaar als bij versnellingsmeters, maar hoe meer hoe beter. Tegenwoordig beginnen er een aantal 3-assen te verschijnen, wat erg goed is. Maar de meeste modellen hebben 1 of 2 assen, wat voor de meeste projecten voldoende zou moeten zijn. In de 3-assige assen moet u de modelinformatie raadplegen om te weten welke as de draaiing meet, aangezien de andere twee ook de pitch en roll van een object kunnen meten, terwijl een andere de pitch en yaw meet.
- Consumptie: nog een van de belangrijke kenmerken, want als uw project afhankelijk is van een batterij of cel, moet u er een kiezen die weinig energie verbruikt. Over het algemeen is het niet teveel, het gemiddelde verbruik ligt meestal rond de 100 micro ampère. Sommige meer geavanceerde modellen hebben een stroomonderbrekingsfunctie wanneer ze niet worden gebruikt.
- extract: sommigen hebben misschien wat extra's, zoals sensoren voor versnellingsmeters, temperatuurmeters, enz., in dezelfde module.
Ook als je koopt modulesZe zullen de chip en een printplaat hebben met enkele extra's die hun integratie met Arduino vergemakkelijken, bijvoorbeeld door middel van aansluiting en stroompinnen, enz.
Gyros die je kunt kopen
Verscheidene gyros die je kunt kopen zoals MPU6050 die ook een versnellingsmeter bevat. We hebben het al in een ander artikel beschreven, maar daarnaast zijn er nog andere die je eenvoudig samen met Arduino in je elektronische projecten kunt integreren.
- Je kunt een gyro kopen zoals de ST Micro-elektronica LPY503AL. Het is een van de meest populaire, en je kunt de datasheet hier lezen.
- U kunt ook de traagheidssensor als Geen producten gevonden.,Geen producten gevonden. e Geen producten gevonden., naast de MPU6050 ...
De verbinding en integratie met Arduino is afhankelijk van elk model en fabrikant. Maar het is niet ingewikkeld. U kunt hun datasheets en pinout om te weten hoe u ze moet beheren. De vraag is om te weten hoe ze werken om te weten hoe de hoekverplaatsing moet worden berekend en dat uw code in Arduino IDE deze interpreteert en dienovereenkomstig een actie genereert ...