mange forskellige sensoriske enheder bruges til at bestemme placeringen og orienteringen af et objekt. De mest almindelige af disse sensorer er gyroskopet og accelerometeret. Selvom de er ens i formål, måler de forskellige ting. Når de kombineres til en enkelt enhed, kan de skabe et meget kraftfuldt udvalg af information.

Hvad er et gyroskop?

et gyroskop er en enhed, der bruger jordens tyngdekraft til at bestemme orientering. Dens design består af en frit roterende skive kaldet en rotor, monteret på en spindeakse i midten af et større og mere stabilt hjul. Når aksen drejer, forbliver rotoren stationær for at indikere det centrale tyngdekraftstræk, og dermed hvilken vej der er “nede.”

“en typisk type gyroskop er lavet ved at suspendere en relativt massiv rotor inde i tre ringe kaldet gimbals,” ifølge en studievejledning fra Georgia State University. “Montering af hver af disse rotorer på lejeflader af høj kvalitet sikrer, at der kan udøves meget lidt drejningsmoment på den indvendige rotor.”

gyroskoper blev først opfundet og navngivet i det 19.århundrede af den franske fysiker Jean-Bernard-L Larron Foucault. Det var først i 1908, at den tyske opfinder H. Ansch Kaempfe udviklede den første brugbare gyrokompas, ifølge Encyclopedia Britannica. Det blev skabt til at blive brugt i en nedsænket. Derefter blev det i 1909 brugt til at oprette den første autopilot.

Hvad er et accelerometer?

et accelerometer er en kompakt enhed designet til at måle ikke-gravitationsacceleration. Når objektet, det er integreret i, går fra stilstand til enhver hastighed, er accelerometeret designet til at reagere på de vibrationer, der er forbundet med en sådan bevægelse. Det bruger mikroskopiske krystaller, der går under stress, når vibrationer opstår, og fra den stress genereres en spænding for at skabe en læsning på enhver acceleration. Accelerometre er vigtige komponenter til enheder, der sporer fitness og andre målinger i den kvantificerede selvbevægelse.

det første accelerometer blev kaldt Træmaskinen og blev opfundet af den engelske fysiker George atved i 1783 ifølge bogen “praktiske MEMS” af Ville Kaajakari.

anvendelse af et gyroskop eller accelerometer

hovedforskellen mellem de to enheder er enkel: man kan mærke rotation, mens den anden ikke kan. På en måde kan accelerometeret måle orienteringen af et stationært emne i forhold til jordens overflade. Ved acceleration i en bestemt retning er accelerometeret ikke i stand til at skelne mellem det og accelerationen tilvejebragt gennem Jordens tyngdekraft. Hvis du skulle overveje dette handicap, når det bruges i et fly, mister accelerometeret hurtigt meget af sin appel.

gyroskopet opretholder sit effektivitetsniveau ved at være i stand til at måle rotationshastigheden omkring en bestemt akse. Når man måler rotationshastigheden omkring et flys rulleakse, identificerer den en faktisk værdi, indtil objektet stabiliseres. Ved hjælp af nøgleprincipperne for vinkelmoment hjælper gyroskopet med at indikere orientering. Til sammenligning måler accelerometeret lineær acceleration baseret på vibrationer.

det typiske toakse accelerometer giver brugerne en tyngderetning i et fly, smartphone, bil eller anden enhed. Til sammenligning er et gyroskop beregnet til at bestemme en vinkelposition baseret på princippet om stivhed i rummet. Anvendelserne af hver enhed varierer ganske drastisk på trods af deres lignende formål. Et gyroskop bruges for eksempel til navigation på ubemandede luftfartøjer, kompasser og store både, hvilket i sidste ende hjælper med stabilitet i navigationen. Accelerometre er lige så udbredt i brug og kan findes i teknik, maskiner, udstyr overvågning, bygning og strukturel overvågning, navigation, transport og endda forbrugerelektronik.

accelerometerets udseende på forbrugerelektronikmarkedet med introduktionen af sådanne udbredte enheder som iPhone, der bruger den til den indbyggede compass-app, har lettet dens samlede popularitet inden for alle muligheder for programmer. At bestemme skærmorientering, fungere som et kompas og fortryde handlinger ved blot at ryste smartphonen er et par grundlæggende funktioner, der er afhængige af tilstedeværelsen af et accelerometer. I de senere år strækker dens anvendelse blandt forbrugerelektronik sig nu til personlige bærbare computere.

sensorer i brug

brug i den virkelige verden illustrerer bedst forskellene mellem disse sensorer. Accelerometre bruges til at bestemme acceleration, selvom et tre-akset accelerometer kunne identificere orienteringen af en platform i forhold til jordens overflade. Men når denne platform begynder at bevæge sig, bliver dens aflæsninger mere komplicerede at fortolke. For eksempel vil accelerometeret i et frit fald vise nul acceleration. I et fly, der udfører en 60-graders vinkel på bank for en tur, ville et tre-akset accelerometer registrere en 2-G lodret acceleration og ignorere hældningen helt. I sidste ende kan et accelerometer ikke bruges alene til at hjælpe med at holde fly korrekt orienteret.

accelerometre finder i stedet anvendelse i en række forbrugerelektroniske genstande. For eksempel var blandt de første smartphones, der brugte det, Apples iPhone 3GS med introduktionen af sådanne funktioner som compass-appen og shake for at fortryde, ifølge kablet.

et gyroskop ville blive brugt i et fly til at hjælpe med at indikere rotationshastigheden omkring flyrulleaksen. Når et fly ruller, gyroskopet måler ikke-nulværdier, indtil platformen niveauer ud, hvorpå det ville læse en nulværdi for at indikere retningen af “ned.”Det bedste eksempel på at læse et gyroskop er højdeindikatoren på typiske fly. Det er repræsenteret af et cirkulært display med skærmen delt i halvdelen, den øverste halvdel er blå i farve for at indikere himmel, og bunden er rød for at indikere jord. Som et fly banker for en tur, vil orienteringen af displayet skifte med banken for at tage højde for den faktiske retning af jorden.

den tilsigtede anvendelse af hver enhed påvirker i sidste ende deres anvendelighed i hver anvendt platform. Mange enheder drager fordel af tilstedeværelsen af begge sensorer, selvom mange er afhængige af brugen af men en. Afhængigt af hvilken type information du skal indsamle — acceleration eller orientering — vil hver enhed give forskellige resultater.

yderligere rapportering af Alina Bradford, Live Science bidragyder.

Kategorier: Articles

0 Kommentarer

Skriv et svar

Profilbillede pladsholder

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.