Viele elektronische Projekte benötigen ein Governance-Element, und das geschieht durch a Kreisel oder Gyroskop. Dieses Element kann auch Bewegungen oder Drehungen des Geräts erkennen und eine Reaktion auf diese Bewegung auslösen. Wenn es sich beispielsweise um einen Befehl handelt, kann er sich in die Richtung drehen, in die der Benutzer ein Element oder ein Videospiel steuern möchte.
Die Anwendungen eines GyroskopsWie Sie sich vorstellen können, gibt es viele, wie die von Smartphones integrierte, um zu wissen, wann der Bildschirm gedreht wurde, und um Steuerungsmaßnahmen für das Betriebssystem durchzuführen, um Fahrzeuge oder Videospielfiguren zu handhaben usw. Es ist auch in einige Laptops integriert, um festzustellen, ob das Gerät heruntergefallen ist, und um die Festplatte (HDD) rechtzeitig auszuschalten, um zu verhindern, dass der Kopf auf die rotierende Festplatte trifft und bricht usw.
Sie können auch verwendet werden Leitsysteme, um zu wissen, wohin ein Gerät geht. Dies dient sowohl für autonome Roboter als auch für andere Systeme, die ohne Eingreifen oder mit Benutzereingriffen richtig ausgerichtet werden müssen. Drohnen haben auch diese Art von Elementen installiert und sogar Virtual-Reality-Brillen, Augmented oder Mixed Reality, um das Bild, das gesehen wird, an die Bewegung des Benutzers anpassen zu können ...
Auch in der Militärindustrie Es hat viele Anwendungen gehabt, wie zum Beispiel die Fähigkeit, die ersten Raketen und Raketen zu steuern, die dank dieser Gyroskope besser auf ein Ziel ausgerichtet werden könnten. Darüber hinaus kann dies zusammen mit modernen Satellitensystemen wie GPS eine sehr hohe Präzision aufweisen.
Wie du sehen kannst, Die Anwendungen sind vielfältigund sicherlich haben Sie als Hersteller mehr im Kopf für Ihr zukünftiges DIY-Projekt ...
Ein wenig Geschichte
El Orientierungssinn es ist seit vielen Jahren notwendig, insbesondere bei der Navigation. Die ersten Systeme basierten auf einem Kreisel wie dem des Briten John Serson aus dem XNUMX. Jahrhundert. Damit wollte er dem Kreisel eine andere Verwendung geben, um den Horizont auf hoher See lokalisieren zu können, wenn die Sicht eingeschränkt oder null war.
Nach und nach entwickelten sich die Orientierungsvorrichtungen bis zum ersten Gyroskop als solches Nr würde bis 1852 gehenmit der Erfindung von Foucault. Es entstand als Produkt eines Experiments zur Demonstration der Erdrotation. Ein Element mit einem Pendel, das diese Drehung auf einfache Weise zeigen könnte.
Nach und nach entwickelten sich mechanische Geräte mit der Verbreitung der Luftfahrt- und Militärindustrie für Torpedos und Raketen. Es ist notwendig, in diesem Sinne hervorzuheben Sperry Corp Kreisel, für die Militärindustrie und das wurde eines der ersten gerichteten und modernen Konzepte.
Danach würden sie anfangen zu verfeinern, ihre Größe zu verringern und ihre Präzision zu erhöhen, bis sie die aktuellen Systeme erreichen elektronisch und miniaturisiert dank Technologien wie MEMS. Davon haben wir schon etwas in der gesehen MPU6050 Artikel von diesem Blog.
Wie funktioniert ein Gyroskop?
Das Gyroskop oder Gyroskop basiert auf dem Gyroskopeffekt. Dies ist ein Phänomen, das auftritt, wenn eine Vorrichtung aus einer Scheibe besteht, die auf einer horizontalen Achse montiert ist, um die sich die Scheibe mit hoher Geschwindigkeit frei dreht. Wenn ein Beobachter die Achse des Hintergrunds mit der linken Hand und die Achse der Vorderseite mit der rechten Hand beibehält, spürt er beim Absenken der rechten Hand und beim Anheben der linken ein sehr eigenartiges Verhalten.
Was der Betrachter fühlen wird, ist das Das Gyroskop drückt Ihre rechte Hand und zieht Ihre linke Hand. Dies ist der sogenannte Gyroskopeffekt. Ich weiß nicht, ob Sie jemals eine mechanische Festplatte (HDD) mit hohen Drehzahlen (7200 U / min) in der Hand gehalten haben, wenn sie in Betrieb ist, aber Sie werden sicherlich feststellen, dass sie eine gewisse Trägheit aufweist, wenn Sie sie bewegen, etwas so spreche ich hier mit dir ...
Nun, dieses Phänomen wird von herkömmlichen Gyroskopen verwendet, um zu wissen, wann eine Bewegung auftritt. Obwohl der Strom eingebettete mikroelektronische Geräte Bei den technologischen Geräten, auf die in diesem Artikel Bezug genommen wird, handelt es sich um hochentwickelte Elemente, die die Winkelverschiebung pro Zeiteinheit oder die Geschwindigkeit, mit der sich ein Körper um seine Achse dreht, mithilfe eines anderen Effekts erfassen.
Sie erhalten dank der sehr gute Präzision MEMS mit einem bekannten Effekt sieht aus wie Coriolis. In diesem Fall wurde es 1836 vom Franzosen Gaspard-Gustave Coriolis entdeckt. Der Effekt wird in einem rotierenden Referenzrahmen beobachtet, wenn sich ein Körper in Bezug auf diesen Referenzrahmen in Bewegung befindet. Es besteht aus einer relativen Beschleunigung des Körpers in dem Rotationssystem. Diese Beschleunigung erfolgt immer senkrecht zur Rotationsachse des Systems und zur Geschwindigkeit des Körpers.
Das Objekt erfährt in diesem Fall aus Sicht des rotierenden Beobachters eine Beschleunigung, als ob eine unwirkliche Kraft auf das Objekt ausgeübt würde, die es beschleunigt. Es ist eine Coriolis-Kraft vom trägen oder fiktiven Typ, dank der es sein kann Winkelgeschwindigkeit messen, Integrieren der Winkelgeschwindigkeit in Bezug auf die Zeit, die Winkelverschiebung oder einfach das Wissen, ob sich ein Objekt bewegt hat ...
Insbesondere in a MEMS-SensorSie haben einen kleinen Chip im Inneren, in dem ein Gyroskop mit einer Größe von 1 bis 100 Mikron implementiert ist, das heißt sogar noch kleiner als ein menschliches Haar. Diese Vorrichtung ist ausreichend, so dass sich beim Drehen eine kleine Resonanzmasse mit den Änderungen der Winkelgeschwindigkeit bewegt, was wiederum elektrische Signale mit sehr geringem Strom erzeugt, die von der Steuerschaltung gelesen und interpretiert werden.
Eigenschaften, die Sie in einem Gyroskop beobachten sollten
Einige der Eigenschaften, die Sie berücksichtigen sollten, wenn es darum geht Wähle einen Kreisel für dein projekt eson:
- Rango: Die maximale Winkelgeschwindigkeit, die gemessen werden kann, darf den maximalen Bereich des von Ihnen gewählten Gyroskops nicht überschreiten. Sie sollten jedoch auch die bestmögliche Empfindlichkeit haben. Dies wird erreicht, indem der Kreiselbereich nicht viel höher eingestellt wird, als Sie benötigen.
- Schnittstelle: Dies ist kein allzu großes Problem, da 95% der Gyroskope auf dem Markt über einen analogen Ausgang verfügen, obwohl es einige mit einer digitalen Schnittstelle vom Typ SPI oder I2C-Bus gibt.
- Anzahl der Achsen: Wie bei Beschleunigungsmessern ist es etwas sehr Wichtiges. Sie haben normalerweise nicht so viele Achsen zur Verfügung wie bei Beschleunigungsmessern, aber je mehr desto besser. Heutzutage tauchen einige 3-Achsen auf, was sehr gut ist. Die meisten Modelle haben jedoch 1 oder 2 Achsen, was für die meisten Projekte ausreichen sollte. In den 3-Achsen-Modellen sollten Sie die Informationen des Modells konsultieren, um zu wissen, welche Achse die Drehung misst, da die anderen beiden auch die Neigung und das Rollen eines Objekts messen können, während eine andere die Neigung und das Gieren messen kann.
- Verbrauch: eine weitere wichtige Eigenschaft, denn wenn Ihr Projekt von einer Batterie oder Zelle abhängt, müssen Sie eine auswählen, die wenig Energie verbraucht. Im Allgemeinen ist es nicht zu viel, der durchschnittliche Verbrauch liegt normalerweise bei 100 Mikroampere. Einige fortgeschrittenere haben eine Power-Suspend-Funktion, wenn sie nicht verwendet werden.
- Extras: Einige haben möglicherweise einige Extras wie Beschleunigungssensoren, Temperaturmesser usw. im selben Modul.
Auch wenn Sie kaufen ModuleSie werden den Chip und eine Leiterplatte mit einigen Extras haben, die ihre Integration mit Arduino erleichtern, zum Beispiel die Bereitstellung von Verbindungs- und Stromversorgungsstiften usw.
Gyros können Sie kaufen
Es gibt mehrere Gyros können Sie kaufen als MPU6050 welches auch Beschleunigungsmesser einschließt. Wir haben es bereits in einem anderen Artikel beschrieben, aber außerdem gibt es noch andere, die Sie zusammen mit Arduino problemlos in Ihre elektronischen Projekte integrieren können.
- Sie können einen Kreisel wie den kaufen ST Microelectronics LPY503AL. Es ist eines der beliebtesten und Sie können das Datenblatt hier lesen.
- Sie können auch die verwenden Trägheitssensor als Keine Produkte gefunden,Keine Produkte gefunden e Keine Produkte gefunden, zusätzlich zur MPU6050 ...
Die Verbindung und Integration mit Arduino hängt von jedem Modell und Hersteller ab. Aber es ist nicht kompliziert. Sie können ihre überprüfen Datenblätter und Pinbelegung zu wissen, wie man sie verwaltet. Die Frage ist, wie sie funktionieren, um zu wissen, wie die Winkelverschiebung berechnet wird und dass Ihr Code in Arduino IDE sie interpretiert und eine entsprechende Aktion generiert ...