många olika sensoriska enheter används för att bestämma ett objekts position och orientering. De vanligaste av dessa sensorer är gyroskopet och accelerometern. Även om de är lika i syfte mäter de olika saker. När de kombineras till en enda enhet kan de skapa en mycket kraftfull mängd information.

Vad är ett gyroskop?

ett gyroskop är en enhet som använder jordens gravitation för att bestämma orientering. Dess design består av en fritt roterande skiva som kallas en rotor, monterad på en snurraxel i mitten av ett större och stabilare hjul. När axeln vrider, rotorn förblir stationär för att indikera den centrala gravitationen, och därmed vilken väg är “nere.”

“en typisk typ av gyroskop görs genom att suspendera en relativt massiv rotor inuti tre ringar som kallas gimbals”, enligt en studieguide från Georgia State University. “Att montera var och en av dessa rotorer på lagerytor av hög kvalitet säkerställer att mycket lite vridmoment kan utövas på den inre rotorn.”

gyroskop uppfanns först och namngavs på 19-talet av den franska fysikern Jean-Bernard-L. Det var inte förrän 1908 som den tyska uppfinnaren H. Ansch Jacobtz-Kaempfe utvecklade den första fungerande gyrokompass, enligt Encyclopedia Britannica. Den skapades för att användas i en nedsänkbar. Sedan 1909 användes den för att skapa den första autopiloten.

vad är en accelerometer?

en accelerometer är en kompakt enhet utformad för att mäta icke-gravitationsacceleration. När objektet det är integrerat i går från stillastående till vilken hastighet som helst, är accelerometern utformad för att svara på vibrationerna i samband med sådan rörelse. Den använder mikroskopiska kristaller som går under stress när vibrationer uppstår, och från den spänningen genereras en spänning för att skapa en avläsning på någon acceleration. Accelerometrar är viktiga komponenter för enheter som spårar kondition och andra mätningar i den kvantifierade självrörelsen.

den första accelerometern kallades Atwood-maskinen och uppfanns av den engelska fysikern George Atwood 1783, enligt boken “Practical MEMS” av Ville Kaajakari.

användning av ett gyroskop eller accelerometer

huvudskillnaden mellan de två enheterna är enkel: man kan känna rotation, medan den andra inte kan. På ett sätt kan accelerometern mäta orienteringen av ett stationärt föremål i förhållande till jordens yta. Vid acceleration i en viss riktning kan accelerometern inte skilja mellan den och accelerationen som tillhandahålls genom jordens gravitationskraft. Om du skulle överväga detta handikapp när det används i ett flygplan, förlorar accelerometern snabbt mycket av sitt överklagande.

gyroskopet bibehåller sin effektivitetsnivå genom att kunna mäta rotationshastigheten runt en viss axel. Vid mätning av rotationshastigheten runt rullaxeln hos ett flygplan identifierar det ett verkligt värde tills objektet stabiliseras ut. Med hjälp av nyckelprinciperna för vinkelmoment hjälper gyroskopet att indikera orientering. I jämförelse mäter accelerometern linjär acceleration baserat på vibrationer.

den typiska tvåaxliga accelerometern ger användarna en tyngdpunkt i ett flygplan, smartphone, bil eller annan enhet. I jämförelse är ett gyroskop avsett att bestämma en vinkelposition baserad på principen om rymdens styvhet. Applikationerna för varje enhet varierar ganska drastiskt trots deras liknande syfte. Ett gyroskop används till exempel vid navigering på obemannade flygfordon, kompasser och stora båtar, vilket i slutändan hjälper till med stabilitet vid navigering. Accelerometrar är lika utbredda i bruk och finns inom teknik, maskiner, hårdvaruövervakning, byggnads-och strukturell övervakning, navigering, transport och till och med konsumentelektronik.

accelerometerns utseende på konsumentelektronikmarknaden, med introduktionen av sådana utbredda enheter som iPhone som använder den för den inbyggda compass-appen, har underlättat dess övergripande popularitet på alla vägar av programvara. Att bestämma skärmorientering, fungera som kompass och ångra åtgärder genom att helt enkelt skaka smarttelefonen är några grundläggande funktioner som är beroende av närvaron av en accelerometer. Under de senaste åren sträcker sig dess tillämpning bland konsumentelektronik nu till personliga bärbara datorer.

sensorer i bruk

verklig användning illustrerar bäst skillnaderna mellan dessa sensorer. Accelerometrar används för att bestämma acceleration, även om en treaxlig accelerometer kan identifiera orienteringen av en plattform i förhållande till jordens yta. Men när den plattformen börjar röra sig blir dess avläsningar mer komplicerade att tolka. Till exempel, i ett fritt fall, skulle accelerometern visa noll acceleration. I ett flygplan som utför en 60-graders vinkel på banken för en tur skulle en treaxlig accelerometer registrera en 2-G vertikal acceleration och ignorera lutningen helt. I slutändan kan en accelerometer inte användas ensam för att hjälpa till att hålla flygplan korrekt orienterade.

accelerometrar hittar istället användning i en mängd olika konsumentelektroniska föremål. Till exempel, bland de första smartphones att använda sig av det var Apples iPhone 3GS med införandet av sådana funktioner som kompass app och skaka för att ångra, enligt Wired.

ett gyroskop skulle användas i ett flygplan för att indikera rotationshastigheten runt flygplanets rullaxel. Som ett flygplan rullar, gyroskopet kommer att mäta icke-nollvärden tills plattformen nivåer ut, varpå det skulle läsa ett nollvärde för att indikera riktningen för “ner.”Det bästa exemplet på att läsa ett gyroskop är höjdindikatorn på typiska flygplan. Den representeras av en cirkulär skärm med skärmen uppdelad i hälften, den övre halvan är blå i färg för att indikera himmel och botten är röd för att indikera jord. Som ett flygplan banker för en sväng, orienteringen av displayen kommer att skifta med banken för att redogöra för den faktiska riktningen av marken.

den avsedda användningen av varje enhet påverkar slutligen deras praktiska egenskaper i varje plattform som används. Många enheter drar nytta av närvaron av båda sensorerna, även om många är beroende av användningen av men en. Beroende på vilken typ av information du behöver samla in — acceleration eller orientering — kommer varje enhet att ge olika resultat.

ytterligare rapportering av Alina Bradford, Live Science-bidragsgivare.

Kategorier: Articles

0 kommentarer

Lämna ett svar

Platshållare för profilbild

Din e-postadress kommer inte publiceras.