Ce este un giroscop într-un telefon și pentru ce este? Giroscoape pe modele radiocontrolate

Telefoanele mobile devin din ce în ce mai complexe în fiecare an. Pentru a număra numărul tuturor senzorilor încorporați în smartphone-urile moderne, este posibil ca degetele ambelor mâini să nu fie suficiente. Giroscop într-un telefon - ce fel de senzor este, cum funcționează, care este aplicația sa, este posibil să opriți acest dispozitiv? Aceste întrebări vor fi discutate pentru cei care doresc să aibă o bună înțelegere a smartphone-ului lor.

Ce este un giroscop

Yula, alias topul, este o jucărie faimoasă. Când se rotește rapid, acesta rămâne stabil într-un punct de sprijin. Acest dispozitiv simplu este cel mai simplu exemplu de giroscop - un dispozitiv care răspunde la modificările unghiurilor de orientare ale corpului pe care este instalat în trei planuri. Termenul a fost folosit pentru prima dată de fizicianul și matematicianul francez Jean Foucault.

Giroscoapele sunt clasificate după numărul de grade de libertate și după principiul de funcționare (mecanic și optic). Senzorii giroscopici de vibrații, un subtip al celor mecanici, sunt utilizați pe scară largă în dispozitivele mobile. Utilizarea navigației GPS a umbrit funcția originală a giroscoapelor - pentru a ajuta la orientare, dar această tehnologie este încă indispensabilă în modelele moderne de telefoane.

Diferența față de accelerometru

Dispozitivele mobile moderne au adesea instalate ambele dispozitive. Diferența cheie dintre un giroscop și un accelerometru și alți senzori constă în însuși principiul de funcționare al acestor dispozitive. Primul își determină propriul unghi de înclinare față de sol, iar al doilea este capabil să măsoare accelerația liniară. Avantajul unui accelerometru este că cunoașterea accelerației vă permite să calculați cu exactitate distanța la care a fost mișcat dispozitivul.

În practică, ambele dispozitive se pot înlocui și se pot completa reciproc. De fapt, ambii își înregistrează doar poziția față de suprafața pământului. Asemenea unui giroscop, un accelerometru poate transmite informații despre accelerație către smartphone-ul pe care este instalat Ambii senzori sunt adesea folosiți; interactioneaza bine. Tabelul prezintă caracteristicile cheie ale dispozitivelor.

Principiul de funcționare

Cu cuvinte simple, un giroscop este un vârf care se rotește rapid în jurul unei axe verticale, montat pe un cadru care se poate roti în jurul unei axe orizontale și montat pe un alt cadru care se rotește în jurul unei a treia axe. Indiferent de cum întoarcem vârful, acesta are întotdeauna posibilitatea de a fi în continuare într-o poziție verticală. Senzorii înregistrează semnalul modului în care partea superioară este orientată în raport cu cadrele, iar procesorul primește informații și citește cu mare acuratețe modul în care cadrele în acest caz ar trebui să fie poziționate în raport cu gravitația.

Ce este un giroscop într-un smartphone?

Dispozitivele mobile moderne sunt în mare parte echipate cu giroscoape. Se mai numesc si senzori giroscopi. Acest element al smartphone-ului funcționează în mod continuu, autonom și nu necesită calibrare. Acest dispozitiv nu trebuie să fie pornit, dar unele telefoane au o funcție de oprire pentru a economisi energie. Este realizat sub forma unui circuit microelectromecanic situat sub corpul smartphone-ului.

Pentru ce este?

Introducerea tehnologiei senzorului giroscopic în dispozitivele mobile a extins semnificativ funcționalitatea acestora și a adăugat o nouă modalitate de a controla dispozitivele. De exemplu, simpla scuturare a telefonului va răspunde la un apel primit. Schimbarea orientării ecranului prin înclinarea smartphone-ului este implementată și datorită senzorilor giroscopi; Acest dispozitiv asigură stabilizarea camerei. În aplicația Calculator, simpla rotire a ecranului cu 90 de grade deschide funcții suplimentare ale programului.

Senzorul giroscop a simplificat foarte mult utilizarea hărților încorporate în smartphone-uri. Dacă o persoană își întoarce dispozitivul „cu fața” spre, de exemplu, o anumită stradă, atunci aceasta va fi afișată pe hartă cu mare precizie. Un smartphone bun cu giroscop oferă câteva funcții interesante pentru jocurile pe mobil. Conducerea unei mașini virtuale devine incredibil de realistă atunci când folosiți virajele smartphone-ului pentru a conduce mașina. În tehnologiile de realitate virtuală, întoarcerile capului sunt urmărite cu ajutorul senzorilor giroscopi.

Cum funcționează un senzor giroscopic?

Într-un senzor giroscopic există două mase care se mișcă în direcții opuse. Când apare viteza unghiulară, masa este acționată de o forță Coriolis direcționată perpendicular pe mișcarea lor. Există o deplasare a maselor cu o cantitate proporțională cu viteza aplicată. Distanța dintre electrozii în mișcare și staționari se modifică, ceea ce duce la o modificare a capacității condensatorului și a tensiunii de pe plăcile sale, iar acesta este un semnal electric. Astfel de semnale electronice sunt recunoscute de senzorul giroscop.

Cum să afli dacă smartphone-ul tău are un giroscop

O modalitate ușoară este să vă familiarizați cu caracteristicile dispozitivului pe site-ul oficial al producătorului. Dacă există un senzor giroscop, acest lucru va fi cu siguranță indicat. Unii producători tac dacă telefonul are un giroscop, nedorind să piardă spațiu pe el. Ele pot fi înțelese - toată lumea încearcă acum să facă telefonul mai ușor și mai subțire. În astfel de cazuri, aplicațiile terțe vă vor ajuta.

YouTube are o întreagă secțiune de videoclipuri care pot fi rotite la 360 de grade. Dacă puteți controla un astfel de videoclip rotind smartphone-ul, atunci giroscopul funcționează. De asemenea, puteți instala aplicația AnTuTu Benchmark, care efectuează o diagnosticare completă a dispozitivului dvs. Acolo veți găsi o linie despre prezența sau absența unui giroscop.

Ce telefoane au giroscop?

Primul smartphone care a avut un senzor giroscop a fost iPhone 4. Cumpărătorii au reacționat pozitiv la această inovație și de atunci telefoanele cu giroscop au început să umple piața. Toate versiunile ulterioare de smartphone-uri Apple au fost echipate cu senzori giroscop. În acest sens, este puțin mai dificil pentru proprietarii de dispozitive Android, din fericire, puteți întreba un consultant despre prezența unui senzor înainte de cumpărare sau puteți verifica singur. Giroscopul de pe telefonul tău este un bonus important.

Video

În zilele noastre, toate smartphone-urile sunt echipate cu cel puțin un senzor și cel mai adesea mai mulți. Cei mai des întâlniți senzori sunt senzorii de proximitate, de iluminare și de mișcare. Majoritatea smartphone-urilor sunt echipate cu un accelerometru care răspunde la mișcarea dispozitivului în două sau maxim trei planuri. Pentru a interacționa pe deplin cu o cască de realitate virtuală, aveți nevoie de un giroscop care detectează mișcările în orice direcție.

Giroscopul dintr-un smartphone este un convertor microelectromecanic de viteze unghiulare într-un semnal electric. Cu alte cuvinte, acest senzor calculează modificarea unghiului de înclinare în raport cu axa atunci când dispozitivul este rotit.

Un giroscop aparține sistemelor microelectromecanice (MEMS), care combină părți mecanice și electronice. Astfel de cipuri sunt de ordinul a câțiva milimetri sau mai puțin.

Un giroscop convențional constă dintr-un obiect inerțial care se rotește rapid în jurul axei sale. Astfel, își menține direcția, iar deplasarea obiectului controlat se măsoară prin schimbarea poziției suspensiilor. În schimb, un astfel de top nu se va potrivi în smartphone-uri;

Transformarea mișcării mecanice în semnal electric

Cel mai simplu giroscop cu o singură axă are două mase în mișcare care se mișcă în direcții opuse (prezentate cu albastru în imagine). De îndată ce se aplică o viteză unghiulară externă, masa este supusă unei forțe Coriolis, care este direcționată perpendicular pe mișcarea lor (marcată cu portocaliu).

Sub influența forței Coriolis, masele se deplasează cu o cantitate proporțională cu viteza aplicată. Schimbarea poziției maselor modifică distanța dintre electrozii în mișcare (rotoare) și electrozii staționari (statori), ceea ce duce la o modificare a capacității condensatorului și, în consecință, a tensiunii de pe plăcile sale, iar acesta este un semnal electric. . Aceste semnale multiple sunt recunoscute de giroscopul MEMS, determinând direcția și viteza de mișcare.

Calcularea orientării smartphone-ului

Microcontrolerul primește informațiile despre tensiune și o convertește în viteză unghiulară în acest moment. Mărimea vitezei unghiulare poate fi determinată cu o precizie dată, de exemplu, până la 0,001 grade pe secundă. Pentru a determina câte grade în jurul axei a fost rotit dispozitivul, este necesar să înmulțiți viteza instantanee cu timpul dintre două citiri ale senzorului. Dacă folosim un giroscop cu trei axe, vom primi date despre rotațiile față de toate cele trei axe, adică în acest fel putem determina orientarea smartphone-ului în spațiu.

Este de remarcat aici că pentru a obține valorile unghiului, este necesar să se integreze ecuațiile originale, care includ viteze unghiulare. Cu fiecare integrare eroarea crește. Dacă calculați poziția numai folosind un giroscop, atunci, în timp, valorile calculate vor deveni incorecte.

Prin urmare, în smartphone-uri, pentru a determina cu exactitate orientarea în spațiu, sunt necesare și datele accelerometrului. Acest senzor măsoară accelerația liniară, dar nu răspunde la viraj. Ambii senzori sunt capabili să descrie pe deplin toate tipurile de mișcare. Principalul avantaj al giroscopului față de un accelerometru este că răspunde la mișcarea în orice direcție.

De ce ai nevoie de un giroscop într-un smartphone?

Acest senzor a primit o atenție sporită în ultimii doi ani, când jocurile și aplicațiile de realitate virtuală au început să se dezvolte în mod activ. Pentru interacțiunea utilizatorului cu realitatea virtuală, programul trebuie să determine cu exactitate poziția persoanei în spațiu. În zilele noastre, chiar și cele mai ieftine smartphone-uri au accelerometru, dar citirile acestuia sunt însoțite de zgomot, iar senzorul nu răspunde la viraje și mișcări în plan orizontal. Prin urmare, pentru o imersiune completă în realitatea virtuală, un smartphone trebuie să aibă un giroscop și un accelerometru.

Cum să afli dacă smartphone-ul tău are un giroscop

De obicei, caracteristicile unui smartphone indică ce senzori are. Dacă vă îndoiți de veridicitatea informațiilor, atunci programele speciale vă vor ajuta. De exemplu, Sensor Box pentru Android arată informații despre toți senzorii încorporați. Giroscopul este desemnat ca giroscop. Există și alte moduri prin care noi

Salutare tuturor, dragi utilizatori ai celui mai bun portal mobil Trashbox. Al șaselea articol de astăzi din secțiunea „Cum funcționează” este dedicat giroscopului. Dacă nu știi ce este, acest articol este pentru tine. Să aflăm ce este un giroscop și cum funcționează. Cel mai interesant sub tăietură.

Un giroscop (tradus prin „rotație” sau „privire”) este un dispozitiv care are capacitatea de a măsura modificările unghiurilor de orientare ale corpului asociate cu acesta în raport cu sistemul de coordonate inerțiale. În prezent, se cunosc două tipuri de giroscoape: mecanice și optice. În funcție de modul lor de funcționare, giroscoapele sunt împărțite în: senzori de viteză unghiulară și indicatoare de direcție. Cu toate acestea, un dispozitiv poate funcționa simultan în moduri diferite, în funcție de tipul de control.

În ceea ce privește giroscoapele mecanice, cel mai faimos dintre ele este giroscopul rotativ - acesta este un corp solid care se rotește rapid și a cărui axă este capabilă să schimbe orientarea în spațiu. Viteza de rotație a giroscopului în acest caz depășește semnificativ viteza de rotație a axei sale de rotație. Proprietatea principală a acestui giroscop este capacitatea de a menține o direcție constantă a axei de rotație în spațiu, în absența oricărei influențe asupra acesteia de către forțele externe. Partea principală a unui giroscop rotativ este un rotor care se rotește rapid, care are mai multe grade de libertate (axe de rotație posibilă).

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al giroscopului se bazează pe greutăți care vibrează pe un plan cu o frecvență a vitezei înmulțită cu mișcarea. Când giroscopul se întoarce, are loc așa-numita accelerație Coriolis. Dacă ai omis fizica la școală sau nu știi, atunci toate corpurile au o singură proprietate - atunci când se rotesc, își mențin orientarea față de direcția gravitației. În esență, un giroscop este un vârf care se rotește în jurul unei axe verticale, montat într-un cadru care se poate roti în jurul unei axe orizontale și, la rândul său, fixat într-un alt cadru care se poate roti în jurul unei a treia axe. Astfel, putem ajunge la concluzia: indiferent cum am intoarce varful, acesta are intotdeauna posibilitatea de a fi tot in pozitie verticala. Senzorii înregistrează modul în care partea superioară este orientată în raport cu cadrele, iar procesorul citește modul în care cadrele în acest caz ar trebui să fie poziționate în raport cu gravitația.

Giroscoapele sunt folosite în tehnologie. Sunt folosite ca componente atât în ​​sistemele de navigație (orizont artificial, girocompas etc.), cât și în sistemele de orientare și stabilizare a navelor spațiale. În ceea ce privește sistemul de stabilizare în sine, există trei tipuri: un sistem de stabilizare a puterii (utilizat la giroscoape cu două grade), un sistem de stabilizare a puterii indicator (tot pe giroscoape cu două grade) și un sistem de stabilizare a indicatorului (pe giroscoape cu trei grade). ).

Acum să aruncăm o privire mai atentă la aceste trei tipuri principale. Sistem de stabilizare a forței: este necesar un giroscop pentru stabilizarea în jurul fiecărei axe. Stabilizarea în sine este efectuată direct de giroscop, precum și de motorul de descărcare. La început, acționează momentul giroscopic, apoi se conectează motorul de descărcare. Sistem de stabilizare indicator-forță: stabilizarea necesită și un giroscop. Stabilizarea se realizează numai prin descărcarea motoarelor, dar la început apare un mic moment giroscopic. Iar ultimul este un sistem de stabilizare a indicatorului: este nevoie de un giroscop pentru a se stabiliza în jurul a două axe. Stabilizarea se realizează numai prin descărcarea motoarelor.

Utilizarea unui giroscop pe dispozitivele mobile

Să atingem subiectul utilizării unui giroscop în dispozitivele mobile și consolele de jocuri. În prezent, majoritatea smartphone-urilor folosesc un așa-numitul accelerometru MEMS. Fiind un senzor de accelerație, în stare de repaus vede un singur vector - vectorul forței universale de gravitație, care este întotdeauna îndreptat spre centrul Pământului. Prin descompunerea vectorului în axele sensibile ale senzorului, poziția unghiulară a dispozitivului în spațiu este calculată fără nicio dificultate. De asemenea, descompunerea vectorială poate arăta că senzorul nu poate determina virajul dispozitivului pe baza unghiului de direcție, adică rotirea la stânga sau la dreapta atunci când smartphone-ul este plasat pe marginea sa - proiecția vectorului pe direcție este întotdeauna zero. Primul controler de joc care își poate determina poziția în spațiu a fost lansat de Nintendo - telecomanda Wii pentru consola de jocuri Wii și folosește doar un accelerometru tridimensional.

În plus, giroscopul a început să fie folosit în controlerele de jocuri. De exemplu, Sixaxis pentru a treia generație SONY PlayStation și Wii MotionPlus pentru Nintendo Wii. Ambele controlere de joc folosesc doi senzori spațiali complementari: un giroscop și un accelerometru. De asemenea, cele mai noi controlere, pe lângă accelerometru, folosesc un senzor spațial suplimentar - un giroscop. Dacă luăm în considerare munca unui giroscop în alte lucruri, atunci există jucării bazate pe un giroscop. Cele mai obișnuite exemple sunt un yo-yo și un spinning top, sau popular numit spinning top. Topurile diferă de giroscoape prin faptul că nu au un singur punct fix.

Există și aplicații pentru giroscop în alte domenii - există o listă întreagă a acestora. Giroscopul este folosit în dispozitivele de navigație din avioane și nave spațiale, în arme (glonțul se învârte atunci când este tras, acest lucru îi conferă o stabilitate mult mai mare și crește precizia tragerii), roțile unei biciclete sau un dispozitiv similar funcționează ca giroscoapele - acest lucru îl împiedică pe călăreț căzând. Astfel, orice obiect rotativ poate fi numit giroscop - contracarează deviația axei de rotație.

Calculatoarele personale mobile, dintre care unul este, sunt echipate cu un număr mare de funcții. Utilizatorii avansați folosesc resursele la maximum, dar majoritatea posesorilor de tablete nici măcar nu bănuiesc ce oportunități le oferă anumite componente ale dispozitivului. Să luăm, de exemplu, un giroscop într-o tabletă - nu toată lumea știe ce este, de ce este necesar, cum să-l folosească.

Funcțiile giroscopului tabletei

Principiul de funcționare al giroscopului este că această parte determină cu precizie poziția dispozitivului în spațiu și măsoară unghiurile de rotație. Acest lucru se întâmplă datorită senzorului giroscopic instalat în tabletă. Astăzi, giroscoapele sunt atât de compacte încât sunt echipate cu telefoane. Un giroscop este adesea confundat cu un accelerometru, dar acestea sunt componente diferite. Funcția principală a accelerometrului este de a roti afișajul, deoarece măsoară unghiul de înclinare a dispozitivului electronic față de suprafața planetei. Giroscopul, la rândul său, nu numai că determină poziția în spațiu, dar vă permite și să urmăriți mișcările. Când accelerometrul și giroscopul din tabletă sunt utilizate simultan, se obține cea mai bună acuratețe.

Exemple de utilizare a unui giroscop într-o tabletă

Una dintre funcțiile giroscopului este de protecție. Deoarece giroscopul funcționează reacționând la schimbările de poziție, poate semnala în timp că dispozitivul a căzut. De exemplu, această funcție la laptopuri și unele tablete vă permite să reparați instantaneu hard disk-ul și să reduceți probabilitatea ca acesta să fie deteriorat atunci când lovește o suprafață. De asemenea, la întrebarea de ce se află un giroscop într-o tabletă, orice jucător va răspunde cu entuziasm. Controlul volanului virtual al unei mașini de curse sau al volanului unui avion a devenit absolut realist odată cu inventarea acestui senzor.

Prezența unui giroscop a făcut posibilă controlul dispozitivului într-un mod nou - de exemplu, un anumit algoritm de mișcări bruște cu o tabletă va ajuta la creșterea sau scăderea volumului sunetului în telefoanele cu giroscop, puteți răspunde la un apel folosind; mișcare etc. În plus, giroscopul poate „coopera” cu software-ul. Un exemplu popular este un calculator, care, atunci când este rotit de la o poziție verticală standard la una orizontală, se transformă dintr-unul obișnuit într-unul de inginerie, echipat cu funcții suplimentare precum cele trigonometrice sau logaritmice.

Puteți oferi, de asemenea, un exemplu de utilizare zilnică a unui giroscop - acesta poate oferi o tabletă cu funcții de calitate. Este convenabil să utilizați o tabletă cu un giroscop ca navigator. Harta, grație senzorului, este afișată în așa fel încât să arate exact zona care se deschide în fața ochilor tăi. Când este rotită în jurul axei sale, harta schimbă imaginea în conformitate cu noua prezentare generală.

Există dezavantaje la giroscop?

Senzorul giroscopului reacționează la schimbările de poziție în spațiu, dar nu are abilități telepatice. Nu este întotdeauna cazul ca rotirea unui dispozitiv să necesite exact aceeași reacție care va urma ca urmare a evaluării situației de către giroscop. Un exemplu elementar este citirea în timp ce se află întins; giroscopul va roti textul de pe afișaj într-o poziție verticală, în timp ce persoana care citește are nevoie de el într-o poziție orizontală. Desigur, această situație va fi enervantă, așa că atunci când cumpărați o tabletă, este important să vă asigurați că dispozitivul are capacitatea de a dezactiva funcția.

Funcționare defectuoasă a giroscopului

Dacă giroscopul de pe tabletă nu funcționează sau nu funcționează corect, acesta nu este un motiv să vă resemnați și să refuzați să îl utilizați. Desigur, dacă problema este hardware, va trebui să duci tableta la un centru de service și să investești bani în reparații, dar problema poate fi doar în setările senzorului. De obicei, în instrucțiunile pentru dispozitiv puteți găsi o descriere detaliată a modului de configurare a unui giroscop pe o tabletă de un anumit model. În majoritatea cazurilor, calibrarea standard a senzorului este suficientă dacă rezultatul nu este atins, puteți descărca aplicații suplimentare;