számos különböző érzékelőeszközt használnak az objektum helyzetének és tájolásának meghatározására. Ezek közül a leggyakoribb a giroszkóp és a gyorsulásmérő. Bár céljuk hasonló, különböző dolgokat mérnek. Ha egyetlen eszközbe kombinálják, nagyon erős információs tömböt hozhatnak létre.

mi az a giroszkóp?

a giroszkóp olyan eszköz, amely a Föld gravitációját használja az orientáció meghatározásához. A szerkezet egy szabadon forgó tárcsából, úgynevezett rotorból áll, amely egy nagyobb és stabilabb kerék közepén lévő forgótengelyre van felszerelve. Ahogy a tengely megfordul, a rotor álló helyzetben marad, hogy jelezze a központi gravitációs húzást, így melyik út van “lefelé.”

“a giroszkóp egyik tipikus típusát úgy állítják elő, hogy egy viszonylag masszív rotort felfüggesztenek három gyűrűben, az úgynevezett kardántengelyben” – állítja a Georgia Állami Egyetem tanulmányi útmutatója. “Ezeknek a rotoroknak a kiváló minőségű csapágyfelületekre történő felszerelése biztosítja, hogy nagyon kevés nyomatékot lehessen kifejteni a belső rotorra.”

a giroszkópokat először Jean-Bernard-L. Foucault francia fizikus találta fel és nevezte el a 19.században. Az Encyclopedia Britannica szerint csak 1908-ban fejlesztette ki a német feltaláló, H. Ansch Enterprises-Kaempfe az első működőképes gyrocompass-t. Úgy jött létre, hogy kell használni a merülő. Aztán 1909-ben az első automatikus pilóta létrehozására használták.

mi az a gyorsulásmérő?

a gyorsulásmérő egy kompakt eszköz, amelyet nem gravitációs gyorsulás mérésére terveztek. Amikor az objektum, amelybe integrálva van, álló helyzetből bármilyen sebességre megy, a gyorsulásmérőt úgy tervezték, hogy reagáljon az ilyen mozgáshoz kapcsolódó rezgésekre. Mikroszkopikus kristályokat használ, amelyek stressz alá kerülnek, amikor rezgések lépnek fel, és ebből a feszültségből feszültség keletkezik, hogy bármilyen gyorsulásról leolvasást hozzon létre. A gyorsulásmérők fontos elemei azoknak az eszközöknek, amelyek nyomon követik az alkalmasságot és más méréseket a számszerűsített önmozgás során.

az első gyorsulásmérőt Atwood-gépnek hívták, amelyet George Atwood angol fizikus talált fel 1783-ban, Ville Kaajakari “gyakorlati MEMS” című könyve szerint.

giroszkóp vagy gyorsulásmérő használata

a két eszköz közötti fő különbség egyszerű: az egyik érzékeli a forgást, míg a másik nem. Bizonyos értelemben a gyorsulásmérő képes felmérni egy álló elem tájolását a Föld felszínéhez viszonyítva. Amikor egy adott irányban gyorsul, a gyorsulásmérő nem képes megkülönböztetni ezt a Föld gravitációs vonzása által biztosított gyorsulástól. Ha figyelembe venné ezt a hátrányt, ha repülőgépen használják, a gyorsulásmérő gyorsan elveszíti vonzerejének nagy részét.

a giroszkóp fenntartja hatékonyságát azáltal, hogy képes megmérni az adott tengely körüli forgási sebességet. A repülőgép tekercstengelye körüli forgási sebesség mérésekor a tényleges értéket azonosítja, amíg az objektum stabilizálódik. A szögmomentum alapelveinek felhasználásával a giroszkóp segít a tájolás jelzésében. Összehasonlításképpen: a gyorsulásmérő a rezgés alapján méri a lineáris gyorsulást.

a tipikus kéttengelyes gyorsulásmérő a repülőgép, okostelefon, autó vagy más eszköz gravitációs irányát adja meg a felhasználóknak. Összehasonlításképpen, a giroszkóp célja a szöghelyzet meghatározása a tér merevségének elve alapján. Az egyes eszközök alkalmazásai hasonló céljuk ellenére meglehetősen drasztikusan változnak. A giroszkópot például pilóta nélküli légi járműveken, iránytűkön és nagy hajókon használják a navigációhoz, végső soron segítve a navigáció stabilitását. A gyorsulásmérők ugyanolyan széles körben használatosak, és megtalálhatók a mérnöki, a gépészeti, a hardverfigyelő, az épület-és szerkezeti megfigyelés, a navigáció, a közlekedés és még a fogyasztói elektronika területén is.

a gyorsulásmérő megjelenése a fogyasztói elektronikai piacon, olyan széles körben elterjedt eszközök bevezetésével, mint például az iPhone, amely a beépített iránytű alkalmazáshoz használja, megkönnyítette általános népszerűségét a szoftverek minden területén. A képernyő tájolásának meghatározása, az iránytűként való működés és a műveletek visszavonása az okostelefon egyszerű rázásával néhány alapvető funkció, amelyek a gyorsulásmérő jelenlétére támaszkodnak. Az utóbbi években a fogyasztói elektronika körében történő alkalmazása a személyes laptopokra is kiterjed.

használatban lévő érzékelők

a valós használat szemlélteti legjobban az érzékelők közötti különbségeket. Gyorsulásmérőket használnak a gyorsulás meghatározására, bár egy háromtengelyes gyorsulásmérő azonosíthatja a platform tájolását a Föld felszínéhez viszonyítva. Amint azonban ez a platform mozogni kezd, az olvasmányok értelmezése bonyolultabbá válik. Például szabad esés esetén a gyorsulásmérő nulla gyorsulást mutatna. Egy 60 fokos banki szöget teljesítő repülőgépen egy fordulatra egy háromtengelyes gyorsulásmérő 2 G-os függőleges gyorsulást regisztrál, teljesen figyelmen kívül hagyva a dőlést. Végső soron egy gyorsulásmérő nem használható egyedül a repülőgépek megfelelő irányításának elősegítésére.

a gyorsulásmérők ehelyett különféle fogyasztói elektronikai cikkekben találhatók. Például az első okostelefonok között, amelyek ezt használták, az Apple iPhone 3GS volt, olyan funkciók bevezetésével, mint a compass alkalmazás és a shake to undo, a Wired szerint.

giroszkópot használnának egy repülőgépben, hogy segítsék a repülőgép tekercs tengelye körüli forgási sebesség jelzését. Ahogy egy repülőgép gurul, a giroszkóp a nem nulla értékeket méri, amíg a peron ki nem emelkedik, ekkor nulla értéket olvasna a “lefelé” irány jelzésére.”A giroszkóp leolvasásának legjobb példája a tipikus repülőgépek magasságjelzője. Ezt egy kör alakú kijelző képviseli, amelynek képernyője felére van osztva, a felső fele kék színű az ég jelzésére, az alsó pedig piros a talaj jelzésére. Mint egy repülőgép bankok egy viszont, a tájolás a kijelző eltolódik a bank figyelembe a tényleges irányát a földre.

az egyes eszközök tervezett használata végső soron befolyásolja azok praktikusságát az egyes használt platformokon. Számos eszköz részesül mindkét érzékelő jelenlétéből, bár sokan csak egy használatára támaszkodnak. Az összegyűjtendő információk típusától függően-gyorsulás vagy tájolás — minden eszköz különböző eredményeket ad.

további jelentések Alina Bradford, Live Science közreműködő.

Kategória: Articles

0 hozzászólás

Vélemény, hozzászólás?

Avatar placeholder

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.