Mikä on gyroskooppi puhelimessa ja mihin se on tarkoitettu. Gyroskoopit radio-ohjatuissa malleissa

Matkapuhelimet monimutkaistuvat vuosi vuodelta. Molempien käsien sormet eivät välttämättä riitä nykyaikaisiin älypuhelimiin sisäänrakennettujen antureiden laskemiseen. Gyroskooppi puhelimessa - mikä tämä anturi on, miten se toimii, mikä on sen sovellus, voidaanko tämä laite sammuttaa? Näitä kysymyksiä käsitellään niille, jotka haluavat saada hyvän käsityksen älypuhelimestaan.

Mikä on gyroskooppi

Yula, hän on kehruu, on tuttu lelu. Nopean pyörimisen aikana se säilyttää vakauden yhdessä tukipisteessä. Tämä yksinkertainen laite on yksinkertaisin esimerkki gyroskoopista - laitteesta, joka reagoi sen rungon suuntakulmien muutoksiin, johon se on asennettu kolmessa tasossa. Termiä käytti ensimmäisenä ranskalainen fyysikko ja matemaatikko Jean Foucault.

Gyroskoopit luokitellaan vapausasteiden lukumäärän ja toimintaperiaatteen mukaan (mekaaninen ja optinen). Tärinägyro-antureita, mekaanisten alalajeja, käytetään laajalti mobiililaitteissa. GPS-navigoinnin käyttö on jättänyt varjoonsa gyroskooppien alkuperäisen toiminnon maastossa suuntautumiseen, mutta tämä tekniikka on edelleen välttämätön nykyaikaisissa puhelinmalleissa.

Ero kiihtyvyysanturista

Molemmat laitteet asennetaan usein nykyaikaisiin mobiililaitteisiin. Tärkein ero gyroskoopin ja kiihtyvyysmittarin ja muiden antureiden välillä on näiden laitteiden toimintaperiaatteessa. Ensimmäinen määrittää oman kaltevuuskulmansa suhteessa maahan, ja toinen pystyy mittaamaan lineaarista kiihtyvyyttä. Kiihtyvyysmittarin etuna on, että kiihtyvyyden tunteminen mahdollistaa tarkan laskennan matkan, jonka laitetta on siirretty.

Käytännössä molemmat laitteet voivat sekä korvata että täydentää toisiaan. Itse asiassa sekä toinen että toinen rekisteröivät vain sijainnin suhteessa maan pintaan. Kuten gyroskooppi, kiihtyvyysanturi voi lähettää kiihtyvyystietoja älypuhelimeen, johon se on asennettu.Molempia käytetään usein; ne vuorovaikuttavat hyvin. Taulukossa on lueteltu laitteiden tärkeimmät ominaisuudet.

Kuinka se toimii

Yksinkertaisesti sanottuna gyroskooppi on pyörivä huippu, joka pyörii nopeasti pystyakselin ympäri, kiinnitetty runkoon, joka voi pyöriä vaaka-akselin ympäri, ja kiinnitetty toiseen runkoon, joka pyörii kolmannen akselin ympäri. Riippumatta siitä, kuinka käännämme yläosan, se pystyy aina pysymään pystyasennossa. Anturit poimivat signaalin, kuinka yläosa on suunnattu suhteessa kehyksiin, ja prosessori vastaanottaa tietoa ja lukee suurella tarkkuudella, kuinka kehykset tässä tapauksessa tulisi sijoittaa suhteessa painovoimaan.

Mikä on gyroskooppi älypuhelimessa

Useimmat nykyaikaiset mobiililaitteet on varustettu gyroskoopeilla. Niitä kutsutaan myös gyroantureiksi. Tämä älypuhelimen elementti toimii jatkuvasti, itsenäisesti, ei vaadi kalibrointia. Tätä laitetta ei tarvitse kytkeä päälle, mutta joissakin puhelimissa on sammutustoiminto energian säästämiseksi. Se on valmistettu mikroelektromekaanisen piirin muodossa, joka sijaitsee älypuhelimen rungon alla.

Mihin sitä tarvitaan

Gyroteknologian käyttöönotto mobiililaitteisiin on laajentanut merkittävästi niiden toimivuutta ja lisännyt uuden tavan ohjata laitteita. Esimerkiksi pelkkä puhelimen ravistaminen vastaa saapuvaan puheluun. Näytön suunnan muuttaminen älypuhelinta kallistamalla on myös toteutettu gyro-anturien ansiosta; Tämä laite tarjoaa kameran vakautuksen. Laskin-sovelluksessa vain näytön kääntäminen 90 astetta avaa ohjelman lisätoimintoja.

Gyro-sensori on tehnyt älypuhelimeen sisäänrakennettujen karttojen käytön erittäin helpoksi. Jos henkilö kääntää laitteensa "kasvoja kohti", esimerkiksi tiettyä katua, tämä näkyy kartalla erittäin tarkasti. Hyvä gyroskoopilla varustettu älypuhelin tarjoaa pari mielenkiintoista mahdollisuutta mobiilipelaamiseen. Virtuaaliautolla ajamisesta tulee uskomattoman realistista, kun käytät älypuhelimen käännöksiä auton ajamiseen. Vipään käännöksiä seurataan gyro-sensoreilla.

Kuinka gyro-anturi toimii

Gyro-anturissa on kaksi massaa, jotka liikkuvat vastakkaisiin suuntiin. Kun kulmanopeus ilmestyy, massaan vaikuttaa Coriolis-voima, joka on kohtisuorassa niiden liikettä vastaan. Massat siirtyvät määrällä, joka on verrannollinen käytettyyn nopeuteen. Liikkuvan ja kiinteän elektrodin välinen etäisyys muuttuu, mikä johtaa kondensaattorin kapasitanssin ja sen levyjen jännitteen muutokseen, ja tämä on jo sähköinen signaali. Gyro-anturi tunnistaa tällaiset elektroniset signaalit.

Kuinka selvittää, onko älypuhelimessa gyroskooppi

Yksinkertainen tapa on tutustua laitteen ominaisuuksiin valmistajan virallisella verkkosivustolla. Jos gyro-anturi on, se ilmoitetaan ehdottomasti. Jotkut valmistajat ovat hiljaa siitä, onko puhelimessa gyroskooppi, eivätkä halua tuhlata tilaa siihen. Ne voidaan ymmärtää - kaikki pyrkivät nyt tekemään puhelimesta kevyemmän ja ohuemman. Tällaisissa tapauksissa kolmannen osapuolen sovellukset auttavat.

YouTubessa on kokonainen osa videoita, joita voidaan kääntää 360 astetta. Jos sinulla on mahdollisuus ohjata tällaista videota älypuhelimen käännösten kautta, gyroskooppi toimii. Voit myös asentaa AnTuTu Benchmark -sovelluksen, joka suorittaa täydellisen diagnoosin laitteellesi. Sieltä löydät rivin gyroskoopin olemassaolosta tai puuttumisesta.

Missä puhelimissa on gyroskooppi

Ensimmäinen gyrosensorilla varustettu älypuhelin oli Iphone 4. Asiakkaat suhtautuivat tähän innovaatioon myönteisesti ja siitä lähtien gyroskoopilla varustetut puhelimet ovat alkaneet täyttää markkinoita. Kaikki myöhemmät Apple-älypuhelimien versiot oli varustettu gyro-antureilla. Android-laitteiden omistajat ovat tässä suhteessa hieman vaikeampia, onneksi voit kysyä konsultilta anturin olemassaolosta ennen ostamista tai tarkistaa sen itse. Puhelimen gyroskooppi on tärkeä bonus.

Video

Nyt kaikki älypuhelimet on varustettu vähintään yhdellä anturilla ja useimmiten useilla. Yleisimmät ovat läheisyys-, valaistus- ja liiketunnistimet. Suurin osa älypuhelimista on varustettu kiihtyvyysanturilla, joka reagoi laitteen liikkeeseen kahdessa tai enintään kolmessa tasossa. Jotta voit olla täysin vuorovaikutuksessa kanssa, tarvitset gyroskoopin, joka havaitsee liikkeet mihin tahansa suuntaan.

Älypuhelimen gyroskooppi on mikroelektromekaaninen kulmanopeuksien muuntaja sähköiseksi signaaliksi. Toisin sanoen tämä anturi laskee kallistuskulman muutoksen akselin ympäri, kun laitetta käännetään.

Gyroskoopilla tarkoitetaan mikroelektromekaanisia järjestelmiä (MEMS), joissa yhdistyvät mekaaniset ja elektroniset osat. Tällaisia ​​siruja on muutaman millimetrin luokkaa tai vähemmän.

Perinteinen gyroskooppi koostuu inertiakappaleesta, joka pyörii nopeasti akselinsa ympäri. Siten se säilyttää suuntansa ja ohjatun kohteen siirtymä mitataan jousitusten asennon muutoksella. Sellainen toppi ei tietenkään mahdu älypuhelimiin, sen sijaan käytetään MEMS-järjestelmää.

Mekaanisen liikkeen muuntaminen sähköiseksi signaaliksi

Yksinkertaisimmassa yksiakselisessa gyroskoopissa on kaksi liikkuvaa massaa, jotka liikkuvat vastakkaisiin suuntiin (näkyy kuvassa sinisellä). Heti kun ulkoinen kulmanopeus kohdistetaan, massaan vaikuttaa Coriolis-voima, joka on suunnattu kohtisuoraan niiden liikettä vastaan ​​(merkitty oranssilla).

Coriolis-voiman vaikutuksesta massat siirtyvät määrällä, joka on verrannollinen käytettyyn nopeuteen. Massojen sijainnin muutos muuttaa liikkuvien elektrodien (roottorien) ja paikallaan olevien (staattorien) välistä etäisyyttä, mikä johtaa kondensaattorin kapasitanssin ja vastaavasti sen levyjen jännitteen muutokseen, ja tämä on jo sähköinen signaali. MEMS-gyroskooppi tunnistaa nämä useat signaalit ja määrittää liikkeen suunnan ja nopeuden.

Älypuhelimen suunnan laskeminen

Mikrokontrolleri vastaanottaa tietoa jännitteestä ja muuntaa sen kulloisenkin kulmanopeudeksi. Kulmanopeuden suuruus voidaan määrittää ennalta määrätyllä tarkkuudella, esimerkiksi jopa 0,001 astetta sekunnissa. Sen määrittämiseksi, kuinka monta astetta laitetta on käännetty akselin ympäri, on tarpeen kertoa hetkellinen nopeus kahden anturin lukeman välisellä ajalla. Jos käytämme kolmiakselista gyroskooppia, saamme tietoja pyörimisistä suhteessa kaikkiin kolmeen akseliin, eli tällä tavalla määritämme älypuhelimen suunnan avaruudessa.

Tässä on syytä huomata, että kulmien arvojen saamiseksi on tarpeen integroida alkuyhtälöt, jotka sisältävät kulmanopeudet. Jokaisella integroinnilla virhe kasvaa. Jos lasket sijainnin vain gyroskoopilla, lasketut arvot muuttuvat ajan myötä vääriksi.

Siksi älypuhelimet tarvitsevat myös tietoja kiihtyvyysmittarista voidakseen määrittää tarkasti suunnan avaruudessa. Tämä anturi mittaa lineaarista kiihtyvyyttä, mutta ei reagoi käännöksiin. Molemmat anturit pystyvät kuvaamaan täysin kaikentyyppisiä liikettä. Gyroskoopin tärkein etu kiihtyvyysanturiin verrattuna on, että se reagoi liikkeeseen mihin tahansa suuntaan.

Miksi tarvitset gyroskoopin älypuhelimeen

Lisääntynyt huomio tähän anturiin on ollut parin viime vuoden aikana, jolloin pelit ja virtuaalitodellisuussovellukset alkoivat kehittyä aktiivisesti. Jotta käyttäjä voisi olla vuorovaikutuksessa virtuaalitodellisuuden kanssa, ohjelman on määritettävä tarkasti henkilön sijainti avaruudessa. Nyt jopa edullisimmissa älypuhelimissa on kiihtyvyysanturi, mutta sen lukemiin liittyy melua, eikä anturi reagoi käännöksiin ja liikkeisiin vaakatasossa. Siksi, jotta voit uppoutua täysin virtuaalitodellisuuteen, älypuhelimessa on oltava gyroskooppi ja kiihtyvyysanturi.

Kuinka selvittää, onko älypuhelimessa gyroskooppi

Yleensä älypuhelimen ominaisuudet osoittavat, mitkä anturit siinä on. Jos epäilet tietojen todenperäisyyttä, erikoisohjelmat auttavat. Esimerkiksi Sensor Box for Android näyttää tiedot kaikista sisäänrakennetuista antureista. Gyroskooppi on nimetty Gyroskoopiksi. Meillä on muitakin tapoja

Hei kaikki, rakkaat parhaan mobiiliportaalin Trashboxin käyttäjät. Tämän päivän kuudes artikkeli osiosta "Kuinka se toimii" on omistettu gyroskoopille. Jos et tiedä mikä se on, tämä artikkeli on sinua varten. Katsotaanpa, mikä gyroskooppi on ja miten se toimii. Mielenkiintoisin leikkauksen alla.

Gyroskooppi (käännettynä "kierto" tai "katso") on laite, jolla on kyky mitata muutoksia siihen liittyvän kappaleen suuntakulmissa suhteessa inertiakoordinaattijärjestelmään. Tällä hetkellä tunnetaan kahdenlaisia ​​gyroskooppeja: mekaanisia ja optisia. Toimintatavan mukaan gyroskoopit jaetaan: kulmanopeusanturit ja suuntavilkut. Yksi laite voi kuitenkin toimia samanaikaisesti eri tiloissa ohjaustyypistä riippuen.

Mekaanisista gyroskoopeista tunnetuin on pyörivä gyroskooppi - se on kiinteä runko, joka pyörii nopeasti ja jonka akseli pystyy muuttamaan suuntausta avaruudessa. Tässä tapauksessa gyroskoopin pyörimisnopeus ylittää merkittävästi sen pyörimisakselin pyörimisnopeuden. Tämän gyroskoopin pääominaisuus on kyky ylläpitää pyörimisakselin vakiosuunta avaruudessa ilman siihen vaikuttavia ulkoisia voimia. Pyörivän gyroskoopin pääosa on nopeasti pyörivä roottori, jolla on useita vapausasteita (mahdolliset pyörimisakselit).

Toimintaperiaate

Gyroskoopin toimintaperiaate koostuu painoista, jotka värähtelevät tasossa nopeuden taajuudella kerrottuna liikkeellä. Kun gyroskooppia käännetään, tapahtuu ns. Coriolis-kiihtyvyys. Jos unohdit fysiikasta koulussa tai et tiedä, kaikilla kappaleilla on yksi ominaisuus - pyöriessään ne säilyttävät suuntansa suhteessa painovoiman suuntaan. Pohjimmiltaan gyroskooppi on pyörivä kärki, joka pyörii pystyakselin ympäri, kiinnitetty runkoon, joka voi pyöriä vaaka-akselin ympäri, ja puolestaan ​​​​kiinnitetty toiseen runkoon, joka voi pyöriä kolmannen akselin ympäri. Siten voimme tulla johtopäätökseen: riippumatta siitä, kuinka käännämme yläosaa, se pystyy aina pysymään pystyasennossa. Anturit poimivat signaalin siitä, kuinka yläosa on suunnattu kehyksiin nähden, ja prosessori lukee, kuinka kehykset tässä tapauksessa tulisi sijoittaa suhteessa painovoimaan.

Gyroskooppeja käytetään tekniikassa. Niitä käytetään komponentteina sekä navigointijärjestelmissä (keinohorisontti, gyrokompassi jne.) että avaruusalusten suunta- ja stabilointijärjestelmissä. Mitä tulee itse stabilointijärjestelmään, sitä on kolmea tyyppiä: tehonvakautusjärjestelmä (käytetään kahden asteen gyroskoopeissa), indikaattorivoiman stabilointijärjestelmä (myös kahden asteen gyroskoopeissa) ja indikaattorin stabilointijärjestelmä (kolmen asteen gyroskoopeissa) gyroskoopit).

Ja nyt yksityiskohtaisemmin näistä kolmesta päätyypistä. Tehonvakautusjärjestelmä: Jokaisen akselin ympärille tarvitaan yksi gyroskooppi. Itse stabilointi suoritetaan suoraan gyroskoopilla, samoin kuin purkumoottorilla. Alussa vaikuttaa gyroskooppinen momentti ja sitten kytketään purkausmoottori. Voimanilmaisinjärjestelmä: Stabilointi vaatii myös yhden gyroskoopin. Stabiloinnin suorittavat vain purkumoottorit, mutta alussa on pieni gyroskooppinen momentti. Ja viimeinen on indikaattorin stabilointijärjestelmä: yksi gyroskooppi tarvitaan stabiloimaan kahden akselin ympärillä. Stabilointi suoritetaan vain tyhjentämällä moottoreita.

Gyroskoopin käyttö mobiililaitteissa

Tarkastellaanpa aihetta gyroskoopin käytöstä mobiililaitteissa ja pelikonsoleissa. Useimmat älypuhelimet käyttävät nykyään niin kutsuttua MEMS-kiihtyvyysmittaria. Kiihtyvyysanturina se näkee levossa vain yhden vektorin - universaalin gravitaatiovoiman vektorin, joka on aina suunnattu Maan keskustaan. Hajottamalla vektori anturin herkiksi akseleiksi, laitteen kulma-asento avaruudessa lasketaan ilman vaikeuksia. Lisäksi vektorin hajoaminen voi osoittaa, että anturi ei pysty määrittämään laitteen käännöstä suuntakulman perusteella, eli kääntymään vasemmalle tai oikealle älypuhelimen reunassa - vektorin projektio suuntaan on aina nolla . Nintendo julkaisi ensimmäistä kertaa peliohjaimen, joka pystyy määrittämään sijaintinsa avaruudessa - Wii-pelikonsoliin tarkoitetun Wii Remote -kaukosäätimen, joka käyttää vain kolmiulotteista kiihtyvyysanturia.

Lisäksi gyroskooppia alettiin käyttää peliohjaimissa. Esimerkiksi Sixaxis kolmannen sukupolven SONY PlayStationille ja Wii MotionPlus Nintendo Wiille. Molemmat peliohjaimet käyttävät kahta toisiaan täydentävää spatiaalista anturia: gyroskooppia ja kiihtyvyysmittaria. Uusimmissa ohjaimissa käytetään myös kiihtyvyysanturin lisäksi ylimääräistä spatiaalista anturia - gyroskooppia. Jos tuodaan gyroskoopin työn muihin asioihin, niin on olemassa gyroskooppiin perustuvia leluja. Yleisimmät esimerkit ovat jojo ja spinning toppi, tai kansansa pyörteeksi kutsuttu. Topit eroavat gyroskoopeista siinä, että niissä ei ole yhtä kiinteää pistettä.

Muilla alueilla on myös gyroskooppisovellus - niistä on koko luettelo. Gyroskooppia käytetään lentokoneiden ja avaruusalusten navigointilaitteissa, aseissa (luoti vääntyy ampuessaan, mikä tekee siitä paljon vakaamman ja lisää ammuntatarkkuutta), polkupyörän tai vastaavan laitteen pyörät toimivat kuten gyroskoopit - tämä estää ratsastajaa putoaminen. Siten mitä tahansa pyörivää esinettä voidaan kutsua gyroskoopiksi - se estää pyörimisakselin taipuman.

Siirrettävät henkilökohtaiset tietokoneet, joista yksi on, on varustettu valtavalla määrällä toimintoja. Edistyneet käyttäjät käyttävät resursseja maksimaalisesti, mutta useimmat tabletin omistajat eivät edes epäile, mitä mahdollisuuksia laitteen tietyt komponentit tarjoavat. Otetaan esimerkiksi tabletissa oleva gyroskooppi - kaikki eivät tiedä, mikä se on, miksi sitä tarvitaan, miten sitä käytetään.

Tabletin gyroskoopin toiminnot

Gyroskoopin toimintaperiaate on, että tämä osa määrittää tarkasti laitteen sijainnin avaruudessa ja mittaa pyörimiskulmat. Tämä tapahtuu tablettiin asennetun gyroskooppisen anturin ansiosta. Nykyään gyroskoopit ovat niin kompakteja, että puhelimet on varustettu niillä. Gyroskooppi sekoitetaan usein kiihtyvyysanturiin, mutta nämä ovat eri komponentteja. Kiihtyvyysmittarin päätehtävä on pyörittää näyttöä, sillä se mittaa elektronisen laitteen kulmaa planeetan pintaan nähden. Gyroskooppi puolestaan ​​​​ei vain määritä sijaintia avaruudessa, vaan antaa myös mahdollisuuden seurata liikkeitä. Kun tabletin kiihtyvyysmittaria ja gyroskooppia käytetään samanaikaisesti, saavutetaan paras suorituskyky.

Esimerkkejä gyroskoopin käytöstä tabletissa

Yksi gyroskoopin tehtävistä on suojaava. Koska gyroskooppi toimii, reagoi asennon muutokseen, se voi antaa ajoissa signaalin laitteen putoamisesta. Esimerkiksi tällainen toiminto kannettavissa tietokoneissa ja joissakin tableteissa antaa sinun korjata kiintolevyn välittömästi ja vähentää vaurioiden todennäköisyyttä, jos se osuu pintaan. Jokainen peluri vastaa myös innostuneesti kysymykseen, miksi gyroskooppi on tabletissa. Kilpa-auton virtuaalisen ohjauspyörän tai lentokoneen ohjauspyörän ohjaamisesta on tullut täysin realistista tämän anturin keksimisen myötä.

Gyroskoopin läsnäolo mahdollisti laitteen ohjaamisen uudella tavalla - esimerkiksi tietty tabletin äkillisten liikkeiden algoritmi auttaa lisäämään tai vähentämään äänenvoimakkuutta, gyroskoopilla varustetuissa puhelimissa voit vastata puheluun käyttämällä liikettä jne. Lisäksi gyroskooppi voi "toimia yhteistyössä" ohjelmiston kanssa. Suosittu esimerkki on laskin, joka normaalista pystyasennosta vaakasuoraan käännettäessä muuttuu tavanomaisesta tekniseksi, joka on varustettu lisätoiminnoilla, kuten trigonometrisellä tai logaritmisella.

Esimerkkinä voi mainita myös gyroskoopin jokapäiväisen käytön - se pystyy varustamaan tabletin rakennustason toiminnoilla. Navigaattorina on kätevää käyttää gyroskoopilla varustettua tablettia. Anturin ansiosta kartta näytetään siten, että se näyttää tarkasti silmien edessä avautuvan maaston. Kun karttaa käännetään akselinsa ympäri, se muuttaa kuvaansa uuden näkymän mukaisesti.

Onko gyroskoopissa haittoja?

Gyroskooppitunnistin reagoi sijainnin muutoksiin avaruudessa, mutta sillä ei ole telepaattisia kykyjä. Aina ei missään tapauksessa tarvitse kääntää laitetta juuri sellaiseen reaktioon, joka seuraa tilanteen arvioinnin seurauksena gyroskoopilla. Perusesimerkki - makuuasennossa lukiessa gyroskooppi kiertää tekstiä näytöllä pystyasennossa, kun taas lukeva henkilö tarvitsee sitä vaaka-asennossa. Tämä tilanne on tietysti ärsyttävä, joten tablettia ostettaessa on tärkeää varmistaa, että laitteessa on kyky poistaa toiminto käytöstä.

Viallinen gyroskooppi

Jos tabletin gyroskooppi ei toimi tai toimi oikein, tämä ei ole syy sietää sitä ja kieltäytyä sen käytöstä. Tietysti jos ongelma on laitteistossa, joutuu kuljettamaan tablettia huoltoon ja investoimaan korjauksiin, mutta vika voi olla vain anturin asetuksissa. Yleensä laitteen ohjeista löydät yksityiskohtaisen kuvauksen gyroskoopin asettamisesta tiettyyn tablettimalliin. Useimmissa tapauksissa standardinmukainen anturin kalibrointi riittää, jos tulosta ei saavuteta, voidaan ladata lisäsovelluksia.