wiele różnych urządzeń sensorycznych jest używanych do określania położenia i orientacji obiektu. Najczęstszymi z tych czujników są żyroskop i akcelerometr. Choć mają podobny cel, mierzą różne rzeczy. Po połączeniu w jedno urządzenie mogą stworzyć bardzo potężny zestaw informacji.

co to jest żyroskop?

żyroskop jest urządzeniem, które wykorzystuje grawitację Ziemi, aby pomóc określić orientację. Jego konstrukcja składa się z swobodnie obracającego się dysku zwanego wirnikiem, zamontowanego na osi wirującej w środku większego i bardziej stabilnego koła. Gdy oś się obraca, wirnik pozostaje nieruchomy, aby wskazać Centralne przyciąganie grawitacyjne, a tym samym, która droga jest “w dół.”

” jeden typowy typ żyroskopu jest wykonany przez zawieszenie stosunkowo masywnego wirnika wewnątrz trzech pierścieni zwanych gimbalami”, zgodnie z przewodnikiem studyjnym Georgia State University. “Montaż każdego z tych wirników na wysokiej jakości powierzchniach łożysk zapewnia, że bardzo mały moment obrotowy może być wywierany na wewnętrzny wirnik.”

żyroskopy zostały po raz pierwszy wynalezione i nazwane w XIX wieku przez francuskiego fizyka Jean-Bernard-Léon Foucault. Dopiero w 1908 roku niemiecki wynalazca H. Anschütz-Kaempfe opracował pierwszy działający żyrokompas, według Encyclopedia Britannica. Został stworzony do użycia w zanurzeniu. Następnie, w 1909 roku, wykorzystano go do stworzenia pierwszego autopilota.

co to jest akcelerometr?

akcelerometr to kompaktowe urządzenie przeznaczone do pomiaru przyspieszenia nie grawitacyjnego. Kiedy obiekt, z którym jest zintegrowany, przechodzi z zatrzymania do dowolnej prędkości, akcelerometr jest zaprojektowany tak, aby reagować na wibracje związane z takim ruchem. Wykorzystuje mikroskopijne kryształy, które przechodzą pod naprężenie, gdy występują wibracje, i z tego stresu generowane jest napięcie, aby utworzyć odczyt na dowolnym przyspieszeniu. Akcelerometry są ważnymi komponentami urządzeń, które śledzą sprawność i inne pomiary w ilościowym ruchu własnym.

pierwszy akcelerometr został nazwany maszyną Atwooda i został wynaleziony przez angielskiego fizyka George ‘ a Atwooda w 1783 roku, zgodnie z książką “Practical MEMS” autorstwa Ville Kaajakariego.

zastosowania żyroskopu lub akcelerometru

główna różnica między tymi dwoma urządzeniami jest prosta: jedno może wyczuwać obrót, podczas gdy drugie nie. W pewnym sensie akcelerometr może mierzyć orientację nieruchomego przedmiotu w stosunku do powierzchni Ziemi. Przyspieszając w określonym kierunku, akcelerometr nie jest w stanie odróżnić tego od przyspieszenia zapewnianego przez przyciąganie grawitacyjne Ziemi. Jeśli wziąć pod uwagę to utrudnienie, gdy jest używane w samolocie, akcelerometr szybko traci dużą atrakcyjność.

żyroskop utrzymuje swój poziom skuteczności, będąc w stanie zmierzyć szybkość obrotu wokół określonej osi. Podczas pomiaru szybkości obrotu wokół osi toczenia samolotu, identyfikuje rzeczywistą wartość, dopóki obiekt się nie ustabilizuje. Korzystając z kluczowych zasad pędu kątowego, żyroskop pomaga wskazać orientację. Dla porównania, akcelerometr mierzy Przyspieszenie liniowe na podstawie drgań.

typowy dwuosiowy akcelerometr daje użytkownikom kierunek grawitacji w samolocie, smartfonie, samochodzie lub innym urządzeniu. Dla porównania żyroskop ma na celu określenie położenia kątowego w oparciu o zasadę sztywności przestrzeni. Zastosowania każdego urządzenia różnią się dość drastycznie pomimo ich podobnego przeznaczenia. Żyroskop, na przykład, jest używany w nawigacji na bezzałogowych statków powietrznych, kompasów i dużych łodzi, ostatecznie wspomagając stabilność w nawigacji. Akcelerometry są równie powszechne w użyciu i można je znaleźć w inżynierii, monitorowaniu maszyn, sprzętu, monitorowaniu budynków i konstrukcji, nawigacji, transporcie, a nawet elektronice użytkowej.

pojawienie się akcelerometru na rynku elektroniki użytkowej, wraz z wprowadzeniem tak rozpowszechnionych urządzeń, jak iPhone wykorzystujący go do wbudowanej aplikacji compass, ułatwiło jego ogólną popularność we wszystkich możliwościach oprogramowania. Określanie orientacji ekranu, działanie jako kompas i cofanie działań po prostu potrząsając smartfonem to kilka podstawowych funkcji, które polegają na obecności akcelerometru. W ostatnich latach jego zastosowanie wśród elektroniki użytkowej rozciąga się teraz na osobiste laptopy.

używane Czujniki

rzeczywiste użycie najlepiej ilustruje różnice między tymi czujnikami. Akcelerometry są używane do określania przyspieszenia, chociaż trójosiowy akcelerometr może zidentyfikować orientację platformy w stosunku do powierzchni Ziemi. Jednak gdy platforma zacznie się poruszać, jej odczyty stają się bardziej skomplikowane w interpretacji. Na przykład przy swobodnym spadku akcelerometr wykazywałby zerowe przyspieszenie. W samolocie wykonującym obrót pod kątem 60 stopni, trójosiowy akcelerometr rejestrowałby przyspieszenie pionowe 2 G, całkowicie ignorując pochylenie. Ostatecznie, akcelerometr nie może być stosowany samodzielnie, aby pomóc w utrzymaniu prawidłowego zorientowania samolotów.

akcelerometry zamiast tego znajdują zastosowanie w różnych artykułach elektronicznych. Na przykład wśród pierwszych smartfonów, które z niego skorzystały, był Apple iPhone 3GS z wprowadzeniem takich funkcji, jak aplikacja compass i shake to undo, zgodnie z Wired.

żyroskop będzie używany w samolocie, aby pomóc w wskazaniu szybkości obrotu wokół osi toczenia samolotu. Gdy samolot toczy się, żyroskop będzie mierzył wartości niezerowe, aż do poziomu platformy, po czym odczyta wartość zerową, aby wskazać kierunek ” w dół.”Najlepszym przykładem odczytu żyroskopu jest wskaźnik wysokości na typowych samolotach. Jest reprezentowany przez okrągły wyświetlacz z ekranem podzielonym na pół, górna połowa jest koloru niebieskiego, aby wskazać niebo, a dolna jest czerwona, aby wskazać ziemię. Gdy samolot przechyla się na zakręcie, orientacja wyświetlacza zmieni się wraz z bankiem, aby uwzględnić rzeczywisty kierunek ziemi.

zamierzone użycie każdego urządzenia ostatecznie wpływa na ich praktyczność w każdej używanej platformie. Wiele urządzeń korzysta z obecności obu czujników, choć wiele polega na użyciu tylko jednego. W zależności od rodzaju informacji, które musisz zebrać — przyspieszenia lub orientacji — każde urządzenie zapewni różne wyniki.

Kategorie: Articles

0 komentarzy

Dodaj komentarz

Avatar placeholder

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.