Гироскоп датчик: Датчик положения (гироскоп/акселерометр) [Роботрек вики]

Содержание

Датчик положения (гироскоп/акселерометр) [Роботрек вики]

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  • 1) Модель MPU-6050

  • 2) Напряжение питания : от 3.3 до 5.0 В

  • 3) Рабочий ток: < 5 мА

  • 4) Диапазон измеряемых акселерометром ускорений: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g

  • 5) Диапазон измеряемых гироскопом угловых скоростей: ± 250, 500, 1000, 2000 °/сек

  • 6) Количество осей: 3

  • 7) Интерфейс подключения: 4-проводной I2C


Описание

Углы крена, тангажа, рыскания

С помощью комбинированного модуля гироскопа и акселерометра можно измерять ориентацию робота в пространстве в углах поворота вокруг трех осей: продольной оси «X» (угол крена), поперечной оси «Y» (угол тангажа), вертикальной оси «Z» (угол рыскания).

Ориентация осей X и Y относительно корпуса указана на плате датчика. «Стрелка» поворота указывает в сторону увеличения угла. Ось «Z» направлено вертикально вверх относительно «лицевой» стороны платы, на которой располагаются все компоненты. Угол поворота вокруг оси увеличивается при повороте по часовой стрелке.

Ориентация осей относительно датчика

Использование

Подключение

Модуль датчика положения использует интерфейс I2C и подключается к любому из двух соответствующих портов I2C контроллера “Трекдуино”.

Схема подключения проводов:

На датчике На контроллере (I2C)
VCC 5V
GND GND
SCL SCL
SDA SDA

Программирование

Блок, необходимые для работы с датчиком, расположены в группе блоков «Датчики» и называется «Положение»

При работе с датчиком положения из текстовой среды необходимо вручную подключать соответствующую библиотеку

gyro_accel. h и вызывать функцию калиброки setupAccel() в секции setup():

#include <accel_gyro.h> //подключение библиотеки
 
void setup()
{
  setupAccel();//калибровка. Датчик должен неподвижно располагаться на горизонтальной поверхности.
}
 
void loop()
{
  //ваш код
}

При использовании графического блока эти функции генерируются автоматически.

Блок и генерируемая им функция Описание
float readAccelAngle(char axis, int mode)
Возвращает дробное значение типа float, соответствующее углу поворота по оси.

Аргументы:
char axis – инетерующая ось. Допустимые значения – ‘x’, ‘y’, ‘z’.
int mode – режим расчета выдаваемых значений. Допустимые значения:
0 или RAW_GYRO – только гироскоп
1 или RAW_ACCEL – только акселерометр
2 или FILTERED – усредненный

Режимы работы

Так как датчик совмещает в себе два устройства (гироскоп и акселерометр), то и выдавать показания он может основаваясь на каждом из них (режимы «только акселерометр» и «только гироскоп»), либо комбинируя эти показания для усреднения и стабилизации (режим «усредненный»)

Режим «Только акселерометр»: углы измеряются только акселерометром на основании измерения вектора силы тяжести.

Плюсы: нет накапливающейся во времени погрешности

Минусы: показания крайне нестабильны, чувствительны к вибрации и боковым ускорениям

Так как основываясь на информации о положении вектора силы тяжести невозможно определить вращение вокруг вертикальной оси Z, при попытке получить показания по оси Z в режиме «только акселерометр» вы всегда будете получать «0».

Определение вращения вокруг Z возможно только в режимах «только гироскоп» и «усредненный»

Режим «Только гироскоп»: углы измеряются гироскопом путем измерения угловых скоростей и интегрирования их по времени.

Плюсы: показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации

Минусы: ошибка накапливается во времени. Показания зависят от временных промежутков между измерениями. Чем чаще производятся измерения, тем точнее результат.

Режим «Усредненный» (рекомендуется в большинстве случаев): показания обоих датчиков программно комбинируются, взаимно устраняя недостатки друг друга. Показания акселерометра, ошибка в которых не накапливается во времени, «фильтруются» показаниями гироскопа, таким образом скачки в показаниях при случайных ускорениях и вибрации игнорируются.

Плюсы: показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации.

Минусы: по оси Z все равно накапливается ошибка, так как для нее используется только гироскоп.

Примеры использования в проектах

Вывод показаний по трем осям в последовательный порт

Генерируемый код:

#include <accel_gyro.h>
 
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  setupAccel();
}
 
void loop()
{
  Serial.print("X:");
  Serial.print(readAccelAngle('x',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Y:");
  Serial.print(readAccelAngle('y',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Z:");
  Serial.print(readAccelAngle('z',FILTERED));
  Serial.println();
  delay( 200 );
}

ehlektronika/datchiki/datchik_polozhenija.txt · Последние изменения: 2017/06/05 16:55 (внешнее изменение)

Датчик положения (гироскоп/акселерометр) [Роботрек вики]

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  • 1) Модель MPU-6050

  • 2) Напряжение питания : от 3. 3 до 5.0 В

  • 3) Рабочий ток: < 5 мА

  • 4) Диапазон измеряемых акселерометром ускорений: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g

  • 5) Диапазон измеряемых гироскопом угловых скоростей: ± 250, 500, 1000, 2000 °/сек

  • 6) Количество осей: 3

  • 7) Интерфейс подключения: 4-проводной I2C


Описание

Углы крена, тангажа, рыскания

С помощью комбинированного модуля гироскопа и акселерометра можно измерять ориентацию робота в пространстве в углах поворота вокруг трех осей: продольной оси «X» (угол крена), поперечной оси «Y» (угол тангажа), вертикальной оси «Z» (угол рыскания).

Ориентация осей X и Y относительно корпуса указана на плате датчика. «Стрелка» поворота указывает в сторону увеличения угла. Ось «Z» направлено вертикально вверх относительно «лицевой» стороны платы, на которой располагаются все компоненты. Угол поворота вокруг оси увеличивается при повороте по часовой стрелке.

Ориентация осей относительно датчика

Использование

Подключение

Модуль датчика положения использует интерфейс I2C и подключается к любому из двух соответствующих портов I2C контроллера “Трекдуино”.

Схема подключения проводов:

На датчике На контроллере (I2C)
VCC 5V
GND GND
SCL SCL
SDA SDA

Программирование

Блок, необходимые для работы с датчиком, расположены в группе блоков «Датчики» и называется «Положение»

При работе с датчиком положения из текстовой среды необходимо вручную подключать соответствующую библиотеку gyro_accel.h и вызывать функцию калиброки setupAccel() в секции setup():

#include <accel_gyro.h> //подключение библиотеки
 
void setup()
{
  setupAccel();//калибровка. Датчик должен неподвижно располагаться на горизонтальной поверхности.
}   void loop() { //ваш код }

При использовании графического блока эти функции генерируются автоматически.

Блок и генерируемая им функция Описание
float readAccelAngle(char axis, int mode)
Возвращает дробное значение типа float, соответствующее углу поворота по оси.

Аргументы:
char axis – инетерующая ось. Допустимые значения – ‘x’, ‘y’, ‘z’.
int mode – режим расчета выдаваемых значений. Допустимые значения:
0 или RAW_GYRO – только гироскоп
1 или RAW_ACCEL – только акселерометр
2 или FILTERED – усредненный

Режимы работы

Так как датчик совмещает в себе два устройства (гироскоп и акселерометр), то и выдавать показания он может основаваясь на каждом из них (режимы «только акселерометр» и «только гироскоп»), либо комбинируя эти показания для усреднения и стабилизации (режим «усредненный»)

Режим «Только акселерометр»

: углы измеряются только акселерометром на основании измерения вектора силы тяжести.

Плюсы: нет накапливающейся во времени погрешности

Минусы: показания крайне нестабильны, чувствительны к вибрации и боковым ускорениям

Так как основываясь на информации о положении вектора силы тяжести невозможно определить вращение вокруг вертикальной оси Z, при попытке получить показания по оси Z в режиме «только акселерометр» вы всегда будете получать «0». Определение вращения вокруг Z возможно только в режимах «только гироскоп» и «усредненный»

Режим «Только гироскоп»: углы измеряются гироскопом путем измерения угловых скоростей и интегрирования их по времени.

Плюсы:

показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации

Минусы: ошибка накапливается во времени. Показания зависят от временных промежутков между измерениями. Чем чаще производятся измерения, тем точнее результат.

Режим «Усредненный» (рекомендуется в большинстве случаев): показания обоих датчиков программно комбинируются, взаимно устраняя недостатки друг друга. Показания акселерометра, ошибка в которых не накапливается во времени, «фильтруются» показаниями гироскопа, таким образом скачки в показаниях при случайных ускорениях и вибрации игнорируются.

Плюсы: показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации.

Минусы: по оси Z все равно накапливается ошибка, так как для нее используется только гироскоп.

Примеры использования в проектах

Вывод показаний по трем осям в последовательный порт

Генерируемый код:

#include <accel_gyro.h>
 
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  setupAccel();
}
 
void loop()
{
  Serial.print("X:");
  Serial.print(readAccelAngle('x',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Y:");
  Serial.print(readAccelAngle('y',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Z:");
  Serial.print(readAccelAngle('z',FILTERED));
  Serial.println();
  delay( 200 );
}

ehlektronika/datchiki/datchik_polozhenija.txt · Последние изменения: 2017/06/05 16:55 (внешнее изменение)

Датчик положения (гироскоп/акселерометр) [Роботрек вики]

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  • 1) Модель MPU-6050

  • 2) Напряжение питания : от 3. 3 до 5.0 В

  • 3) Рабочий ток: < 5 мА

  • 4) Диапазон измеряемых акселерометром ускорений: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g

  • 5) Диапазон измеряемых гироскопом угловых скоростей: ± 250, 500, 1000, 2000 °/сек

  • 6) Количество осей: 3

  • 7) Интерфейс подключения: 4-проводной I2C


Описание

Углы крена, тангажа, рыскания

С помощью комбинированного модуля гироскопа и акселерометра можно измерять ориентацию робота в пространстве в углах поворота вокруг трех осей: продольной оси «X» (угол крена), поперечной оси «Y» (угол тангажа), вертикальной оси «Z» (угол рыскания).

Ориентация осей X и Y относительно корпуса указана на плате датчика. «Стрелка» поворота указывает в сторону увеличения угла. Ось «Z» направлено вертикально вверх относительно «лицевой» стороны платы, на которой располагаются все компоненты. Угол поворота вокруг оси увеличивается при повороте по часовой стрелке.

Ориентация осей относительно датчика

Использование

Подключение

Модуль датчика положения использует интерфейс I2C и подключается к любому из двух соответствующих портов I2C контроллера “Трекдуино”.

Схема подключения проводов:

На датчике На контроллере (I2C)
VCC 5V
GND GND
SCL SCL
SDA SDA

Программирование

Блок, необходимые для работы с датчиком, расположены в группе блоков «Датчики» и называется «Положение»

При работе с датчиком положения из текстовой среды необходимо вручную подключать соответствующую библиотеку gyro_accel.h и вызывать функцию калиброки setupAccel() в секции setup():

#include <accel_gyro.h> //подключение библиотеки
 
void setup()
{
  setupAccel();//калибровка. Датчик должен неподвижно располагаться на горизонтальной поверхности. 
}
 
void loop()
{
  //ваш код
}

При использовании графического блока эти функции генерируются автоматически.

Блок и генерируемая им функция Описание
float readAccelAngle(char axis, int mode)
Возвращает дробное значение типа float, соответствующее углу поворота по оси.

Аргументы:
char axis – инетерующая ось. Допустимые значения – ‘x’, ‘y’, ‘z’.
int mode – режим расчета выдаваемых значений. Допустимые значения:
0 или RAW_GYRO – только гироскоп
1 или RAW_ACCEL – только акселерометр
2 или FILTERED – усредненный

Режимы работы

Так как датчик совмещает в себе два устройства (гироскоп и акселерометр), то и выдавать показания он может основаваясь на каждом из них (режимы «только акселерометр» и «только гироскоп»), либо комбинируя эти показания для усреднения и стабилизации (режим «усредненный»)

Режим «Только акселерометр»: углы измеряются только акселерометром на основании измерения вектора силы тяжести.

Плюсы: нет накапливающейся во времени погрешности

Минусы: показания крайне нестабильны, чувствительны к вибрации и боковым ускорениям

Так как основываясь на информации о положении вектора силы тяжести невозможно определить вращение вокруг вертикальной оси Z, при попытке получить показания по оси Z в режиме «только акселерометр» вы всегда будете получать «0». Определение вращения вокруг Z возможно только в режимах «только гироскоп» и «усредненный»

Режим «Только гироскоп»: углы измеряются гироскопом путем измерения угловых скоростей и интегрирования их по времени.

Плюсы: показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации

Минусы: ошибка накапливается во времени. Показания зависят от временных промежутков между измерениями. Чем чаще производятся измерения, тем точнее результат.

Режим «Усредненный» (рекомендуется в большинстве случаев): показания обоих датчиков программно комбинируются, взаимно устраняя недостатки друг друга. Показания акселерометра, ошибка в которых не накапливается во времени, «фильтруются» показаниями гироскопа, таким образом скачки в показаниях при случайных ускорениях и вибрации игнорируются.

Плюсы: показания стабильны и мало подвержены влиянию случайных ускорений и вибрации.

Минусы: по оси Z все равно накапливается ошибка, так как для нее используется только гироскоп.

Примеры использования в проектах

Вывод показаний по трем осям в последовательный порт

Генерируемый код:

#include <accel_gyro.h>
 
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  setupAccel();
}
 
void loop()
{
  Serial.print("X:");
  Serial.print(readAccelAngle('x',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Y:");
  Serial.print(readAccelAngle('y',FILTERED));
  Serial.println();
  Serial.print("Z:");
  Serial.print(readAccelAngle('z',FILTERED));
  Serial.println();
  delay( 200 );
}

ehlektronika/datchiki/datchik_polozhenija.txt · Последние изменения: 2017/06/05 16:55 (внешнее изменение)

Датчики современных смартфонов — android.mobile-review.com

26 сентября 2019

Владимир Нимин

Facebook

Twitter

Вконтакте

Продолжаем разбираться в устройстве смартфона. В прошлый раз смотрели экраны, а сегодня поговорим про датчики.

Акселерометр, также называют G-сенсор. Официальное определение гласит, что это устройство, измеряющее проекцию кажущегося ускорения. А если простым языком, то акселерометр помогает смартфону определить положение в пространстве, а также расстояние перемещения. Основные функции акселерометра:

  • Автоповорот ориентации экрана;
  • Также акселерометр можно настроить так, чтоб он реагировал на жесты и действия. Например, потрясти смартфон или перевернуть экраном вниз, чтоб заглушить вызов;
  • Ещё акселерометр помогает считать шаги и помогает ориентироваться на картах (Google Maps и прочих)

Акселерометр – это громоздкое устройство, внутри которого находится инертная масса, реагирующая на все перемещения. Такой вариант для смартфона не подходил, поэтому придумали чип, имеющий кристаллическую структуру, пьезоэлектрический элемент и сенсор ёмкостного сопротивления. Когда смартфон перемещается/вращается, то пьезоэлектрический элемент выдаёт разряды, а сенсор их интерпретирует, таким образом определяя положение и скорость.

Акселерометр – базовый датчик, который есть в любом, даже самом дешевом, смартфоне. Хотя это на удивление технически сложный продукт. В смартфонах акселерометр понимает движения по 3 осям. Третья нужна для 3D позиционирования. К слову, акселерометр есть и во всех современных автомобилях, но там он обычно двухосевой (ибо автомобиль не крутится в воздухе). 

Не все акселерометры одинаковые. Их делают из разных материалов. Соответственно, некоторые более чувствительные, некоторые менее.

Гироскоп – это один самых классных датчиков, о полезности которого для смартфонов долгое время никто не подозревал, пока на сцену не вышел Стив Джобс и не объяснил, как оно должно быть. Посмотрите презентацию этой шикарной функции, и как зал взорвался от восторга. 

Не следует путать гироскоп и акселерометр. Эти датчики частично дублируют и дополняют друг друга. Гироскоп также служит для отслеживания положения устройства в пространстве, но он делает это путем определения собственного угла наклона относительно земной поверхности. Это очень важно, так как это означает, что в условиях нулевой гравитации, вы не сможете поиграть в Asphalt 9, используя в качестве управления наклоны устройства. Будьте внимательны!

Гироскоп (в отличие от акселерометра) не может измерять проделанное расстояние, зато гораздо точнее определяет положение в пространстве. Для понимания посмотрите, пожалуйста, видео со Стивом Джобсом выше. Начиная с времени 1:10 Джобс показывает, как определяет положение объекта в пространстве акселерометр и как гироскоп. 

Обычно в современных смартфонах оба датчика работают в тандеме. Гироскоп важен для игр, дополненной реальности, а также ряда других приложений. Нередко в дешевых смартфонах производитель предпочитает экономить на гироскопе. 

Датчик приближения (proximity sensor). Как видно из названия, это датчик, который помогает определить наличие перед ним объекта. Самый простой пример – это отключение экрана, когда смартфон подносят к уху. Также датчик приближения исключает фантомные включения экрана, когда смартфон находится в сумке или кармане. Такой датчик может сам или в комбинации с фронтальной камерой отслеживать движения рукой над экраном для выполнения каких-либо функций. Например, пролистывание странички в браузере и тому подобное. Существует множество технологий датчика приближения. Он может работать по типу радара, сонара, эффекта Доплера, есть инфракрасный датчик приближения, а иногда ставят и фотоэлемент. 

Базовый датчик приближения, отключающий экран при поднесении к уху, есть, кажется, уже во всех смартфонах. Но продвинутость датчика можно оценить по наличию дополнительных функций.

Датчик освещения – здесь всё просто и понятно. Такой датчик помогает автоматически выставить яркость экрана. Датчик освещения уже считается базовым датчиком, но в дешевых смартфонах на нем могут сэкономить. И тогда придется каждый раз выставлять яркость вручную. 

Современный датчик освещения обычно работает в комбинации с ИИ смартфона. Например, если датчик выставил определенную яркость, а вы его вручную поправили, то смартфон возьмёт на заметку и в следующий раз самостоятельно сделает экран поярче. Соответственно, всегда давайте датчику освещения освоится и подстроиться под ваши привычки прежде, чем осуждать его работу.

Датчик Холла – один из самых таинственных датчиков в смартфоне, ибо мало кто знает, зачем он нужен. Датчик, основанный на, так называемом, эффекте Холла, фиксирует магнитное поле и измеряет его напряженность. Говоря языком физики: электроны в проводнике всегда перпендекулярны (угол 90 градусов) направлению магнитного поля. Плотность электронов на разных сторонах проводника будет отличаться, возникает разность потенциалов, которую и фиксирует датчик Холла. 

Но в смартфонах используется упрощенный датчик Холла, фиксирующий только наличие магнитного поля.  

Обычно датчик Холла нужен для дополнительных аксессуаров. Например, именно он включает экран iPad, когда пользователь снимает магнитный чехол. Кстати, в этой функции датчик приближения вполне может подменить датчик Холла.

Также датчик Холла работает в паре с компасом, делая работу последнего более точной. 

Компас (магнитомер) – это очень важный датчик, даже если вы не занимаетесь спортивным ориентированием. Именно компас отвечает за то, что на Google Maps пользователь видит не просто точку, а стрелочку, указывающую в какую-сторону вы смотрите. 

Когда компас откалиброван, то отображение направления узкое. Чтобы откалибровать компас, откройте карты Google и крутите смартфон «восьмеркой»:

Барометр – обычно наличием подобного датчика могут похвастаться только флагманы. Барометр ассистирует GPS и помогает определить высоту. Наличие такого датчика полезно, так как на Google Maps уже появляются схемы зданий, и барометр определит на каком этаже вы находитесь. Также барометр используется в приложениях, определяющих физическую активность. Суть такая же: определить, сколько этажей вы прошли. 

Датчик влажности – когда-то такой датчик был в Samsung Galaxy Note 4, а потом Samsung от него отказались. Роль очевидная. Датчик определяет уровень влажности. 

Датчик сердцебиения/датчик кислорода в крови – ещё один фирменный датчик от Samsung, но он есть и во многих фитнес-браслетах. Работает совместно с LED-вспышкой. Прикладываете палец, LED светит вам свозь палец, а датчик измеряет, как отражаются световые волны. Волны отражаются по-разному в зависимости от пульса: кровеносные сосуды, то сужаются, то расширяются. По этому же принципу работает и функция определения кислорода в крови. 

GPS – глобальная система позиционирования. По сути, это даже не датчик, а наличие у смартфона возможности коммуницировать со спутниками благодаря или отдельному, или мульти-чипу, поддерживающему сразу несколько систем. Сейчас у каждой развитой страны, есть своя система спутников. ГЛОНАСС в России, Galileo в Европе, BDS (или BeiDou) в Китае, QZSS (или Quasi-Zenith Satellite System) в Японии. Можно скачать программу GPS Test, которая покажет, какие спутники видит ваш смартфон. Например, на скриншоте ниже отображаются флаги GPS, ГЛОНАСС и Galileo.

GPS прекрасная технология, но медленная (пока там все спутники найдешь и опросишь) и потребляющая много энергии и хорошо работающая на открытой местности, поэтому была придумана ещё A-GPS (Assisted GPS). Принцип основан на том, что пока GPS ищет спутники, смартфон успевает опросить сотовые вышки, Wi-Fi сети, Bluetooth устройства на предмет местонахождения. Таким образом существенно увеличивается время «холодного» старта, а также снижается расход энергии.

Двухдиапазонный GPS. Поддержка этой опции появилась в устройствах начbfz с Android 7 и старше. iPhone так не умеет. 

Обычно спутники посылают два сигнала: грубый и точный. Если говорить про GPS, то это каналы L1 и L5, а у Галилео это E1 и Е5. L1 – это грубый канал. В городе любой сигнал достигает до спутника не только напрямую, но и отражаясь от сторонних объектов (например, зданий), то есть к спутнику прилетает сразу несколько сигналов. Соответственно, и возвращается он также не один, и образуется примерная область нахождения, где все вернувшиеся сигналы пересекаются. Ещё есть точный канал L5. Этот канал гораздо меньше подвержен искажением, так как работает по принципу: Первый достигший спутника сигнал и есть верный (ведь он идет по самому короткому пути, а не через отражения), а остальные можно игнорировать. 

Раньше L5 принадлежал только военным и спец объектам, но теперь спутников в небе стало много, и L5-спутников хватит на всех, поэтому было решено поделиться.

Вместо заключения

Счётчик Гейгера – самый неожиданный датчик, правда? Это японская тема. И насколько есть информация в интернете, такой датчик был только в телефоне Sharp Pantone 5, который вышел после аварии на атомной станции Фукусима-1.  

Современный смартфон должен иметь на борту: акселерометр, гироскоп, датчик приближения и освещения. Также обязательно наличие компаса. Если без гироскопа можно обойтись, то точка на карте без направления раздражает. A-GPS уже есть во всех смартфонах. Отлично если GPS будет работать в двух диапазонах. Шикарно, если будет барометр. 

что это, зачем он нужен, как работает –

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

что это, зачем он нужен, как работает –

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

что это, зачем он нужен, как работает –

Средняя оценка0

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка0

Примерно десять лет назад в мобильных устройствах появилась невероятная функция: вы поворачивали корпус устройства, и картинка на экране поворачивалась вслед за ним! Прошло совсем немного времени, и мы массово узнали слово «гироскоп», что это такое, как работает и какие его свойства. Кто еще не разобрался в данном вопросе, мы подробно расскажем в нашей статье.

Гироскоп, это прибор, измеряющий угол наклона некого предмета к земной поверхности. Именно он даёт нам понять, когда смартфон или геймпад наклоняется, и заставляет курсор или картинку на экране реагировать на наклон.

Содержание страницы

Кто и когда изобрёл

Как часто бывает, изобретение это оказалось совсем не новым. В начале XIX века гироскоп изобрёл немецкий физик Иоганн Готтлиб Фридрих фон Боненбергер.

В середине XIX века изобретение Боненбергера доработал француз Фуко – тот самый, создатель знаменитого маятника. Тогдашние приборы использовали сложную систему механической балансировки массивного тела, чтобы оно оставалось на месте. А угол наклона тела по отношению к земной оси можно было измерить по изменению положений опор груза. Таким образом, прибор определял направление движения в пространстве через угол наклона к земной оси.

Принцип работы гироскопа в мобильном устройстве несколько иной: чтобы вписаться в миниатюрный чип, используются специальные конденсаторы, которые считывают смещение кристалла внутри чипа и так измеряют его отклонение от оси.

На сегодняшний день гироскоп в телефоне – вещь обязательная. До этого за определение положения отвечали одни только акселерометры – они худо-бедно справлялись, но, как оказалось, можно и лучше. Сегодня используются комбинированные модули из акселерометра и гироскопа, которые позволяют с высокой точностью отслеживать движения и посылать данные на обработку.

Гиродатчики в смартфонах и планшетах

Начиная с 2010 года, компания Apple снабдила iPhone 4 и последующие модели комбинацией из гироскопа и акселерометра. Такие комбинированные датчики очень хорошо отслеживают изменение положения смартфона или другого устройства (например, фитнес-трекера или умных часов). Чуть позже появился гироскоп в смартфоне на базе Андроид и планшете.

Теперь уже сложно представить себе устройство, не реагирующее на поворот. Наоборот, в моде тонкое управление. Например, вы можете рулить машиной в виртуальных гонках, просто вращая в руках телефон, как «баранку». Когда вы читаете книгу, экран может повернуться вправо или влево, и даже вверх ногами; но если вы выходите на рабочий стол телефона, поворот отключается. А вот планшет того же производителя и с той же версией ОС на поворот отреагирует и превратится в подобие ноутбука. И это только малая часть примеров тонкой настройки. В конце концов, в настройках можно вообще выключить и снова включить гироскоп на Андроиде, если в одних ситуациях он полезен, а в других мешает.

Калибровка

Датчик гироскопа в смартфоне – это ценнейший инструмент, но иногда он сбивается. К счастью, его можно откалибровать заново практически во всех актуальных моделях.

Калибровка гироскопа в Android делается с помощью соответствующих приложений. Чтобы откалибровать навигационный прибор на Андроид, лучше всего воспользоваться сторонним приложением. Дело в том, что разные производители используют несколько разные технологии и разные чипы, поэтому приложение, совместимое со всеми устройствами, должно быть независимым. Мы можем рекомендовать вам приложение Accelerometer Calibration Free. К сожалению, у него нет русскоязычного интерфейса, однако оно достаточно понятно и без перевода.

Apple, совершенно в своей манере, предполагает, что калибровка датчика в iPhone не нужна. Лукавит, конечно. Настроить гироскоп в айфоне бывает просто необходимо.

Для рекалибровки рекомендуют следующий сценарий действий:

  1. Перезагрузите (выключите и включите) iPhone.
  2. Запустите приложение «Компас».
  3. Если калибровка датчиков сбилась, приложение само запустит режим калибровки.
  4. Наклоняйте iPhone из стороны в сторону, пока круг калибровки не заполнится.
  5. Когда приложение покажет вам собственно компас, это означает, что прибор откалиброван.

Как включить гиродатчик на Андроид

Для того чтобы включить гироскоп на Андроид нужно выполнить следующие действия:

  1. Открыть верхнее меню (шторку) в телефоне
  2. Активировать «Автоповорот». В вашем смартфоне название может отличаться, например, «Книжный экран».

Как проверить, есть ли датчик в смартфоне

Как узнать, есть ли гироскоп в телефоне на  Android? Это не сложно, следуйте нашим рекомендациям.

Скачивайте и устанавливайте любое из этих трех приложений, в которых можно посмотреть детально все датчики:

  1. AnTuTu
  2. Aida64
  3. Sensor Sense Toolbox

У смартфонов Apple проще, у всех моделей, начиная с iPhone 4 и выше, датчики гироскопа по умолчанию встроены в плату.

Так выглядит устройство гироскопа в смартфоне:

Что делать, если в смартфоне нет гироскопического прибора

Если нет гироскопа в телефоне, то есть три решения.

  1. Первый, самый верный, — это купить смартфон с нужным датчиком.
  2. Про второй и третий вариант смотрите подробное видео (при просмотре не обращайте внимание на голос и дикцию, досмотрите до конца и вы поймете, какой именно способ вам подойдет).

Гироскоп в часах и в фитнес-браслете

Гироскоп в часах – это один из важнейших элементов взаимодействия с миром. Когда вы поднимаете руку с носимым устройством, и в нем включается дисплей – это работает он, родимый. Когда новейшие Apple Watch распознают, что владелец упал и лежит без движения, и вызывают 911 – за спасение своей жизни хозяин должен сказать спасибо этому датчику. Также гироскоп отвечает за фитнес-функции, которые есть во всех современных моделях умных часов.

Он же помогает умному трекеру отследить, как вы ворочаетесь во сне, и оценить качество вашего сна. А более тонкое определение движений помогает распознавать разные виды спорта, которыми вы занимаетесь. Именно гироскоп в фитнес-браслете определяет количество сделанных вами шагов, по тому, как меняется ваше положение во время шага.

Гироскопы в других устройствах

Мы не берём в расчёт применение прибора в транспортных средствах или профессиональных системах навигации. Существуют и относительно небольшие устройства, в которых применяется навигационный прибор. Просто перечислим некоторые из них:

  • Геймпады. Современные игровые приставки (Xbox, Playstation) оснащаются контроллерами, которые реагируют на наклон. Это придаёт управлению больше динамики.
  • Механические часы. Назвать «массовыми» часики за полмиллиона долларов язык, конечно, не повернётся. Но увидеть, как циферблат в них принимает горизонтальное положение при любом повороте – бесценно.
  • Сегвеи. Гироскоп в этих электрических транспортных средствах отвечает за равновесие, а это бесценно, когда вы мчитесь по городским улицам быстрее любого прохожего или даже бегуна.

Вывод

Хотя современные устройства от чистой механики перешли к электронике, принцип гироскопа всё равно остаётся актуальным. За последние годы мы оценили, как облегчают жизнь датчики поворота и движения. И, поверьте, чем умнее и подвижнее становится техника, тем важнее будут сенсоры движения и наклона.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

Как использовать датчик гироскопа в Arduino


В этом разделе вы узнаете о датчике гироскопа Arduino. Датчик гироскопа измеряет скорость вращения или скорость изменения углового положения во времени по осям X, Y и Z. В руководстве представлена ​​основная информация о датчике гироскопа и его подключении. протокол. Тогда вы сможете увидеть, как можно работать с датчиком гироскопа. с вашего компьютера с помощью Ozeki 10, продемонстрированного с видео.Итак, начнем прямо сейчас.

Что такое датчик гироскопа?

Гироскоп измеряет скорость вращения или скорость изменения углового положения. с течением времени по осям X, Y и Z. Выходы гироскопа указаны в градусах. в секунду, поэтому для получения углового положения нам просто нужно интегрировать угловую скорость. Вкратце, он может измерять ускорение свободного падения по 3 осям и использовать немного тригонометрической математики, мы можем вычислить угол, под которым расположен датчик

Как работает датчик гироскопа Arduino?

Акселерометр измеряет ускорение в одном направлении, в то время как гироскоп измеряет угловое ускорение по одной оси. Аналоговые пины не устанавливаются. INPUT, потому что это их настройка по умолчанию. Значения, считанные аналоговыми выводами, будут отправлены в последовательный порт. Откройте Serial Monitor, переместите датчик и попробуйте посмотреть, как меняются значения. Акселерометры можно использовать для забавных проектов, например, для создания игрового контроллера.

Как использовать датчик гироскопа Arduino?

Для работы с датчиком гироскопа необходимо подключить четыре провода к ваш Arduino. Вам нужны провода для подключения к земле (Gnd) от гироскопа. Вывод Gnd и второй провод от вывода VCC гироскопа к выводу 5 В на Arduino.Затем вам нужно подключить еще два провода к двум аналоговым входам Arduino (рисунок 1). Первый из этих проводов идет от контакта SCL гироскопа, а второй провод идет от вывода SDA гироскопа.

Схема подключения гироскопа

Arduino

Рисунок 1 – Схема подключения гироскопа Arduino

Как использовать датчик гироскопа Arduino в Ozeki

Соединения MPU6050 используются для передачи данных акселерометра, гироскопа, угла и температуры с микросхемы MPU6050 в программное обеспечение Ozeki. Вы можете выбрать, что делать дальше с собранной информацией. Например, вы можете переслать его другому соединению или проанализировать в реальном времени перед сохранением в базе данных SQL. Чтобы использовать датчик гироскопа в Ozeki, вам сначала необходимо загрузить Ozeki Robot Developer. Озэки Robot Developer установит библиотеки Arduino, необходимые для эффективного использования этого датчика.

Скачать Ozeki Robot Developer

После установки разработчика Ozeki Robot вам необходимо загрузить код управления датчиком гироскопа. к вашему Arduino.Вы можете найти код и инструкции по загрузке на следующих страницах. Процесс загрузки состоит из двух шагов: сначала вам нужно отформатировать EEPROM Arduino, тогда вам нужно загрузить контрольный код. Процедура очень проста, требуется всего лишь несколько секунд.

Загрузите код датчика гироскопа в Arduino Uno
Загрузите код датчика гироскопа в Arduino Mega 2560
Загрузите код датчика гироскопа в Arduino Nano
Загрузите код датчика гироскопа в Raspberry Pi

Датчики Arduino и Ozeki будут обмениваться данными через USB-порт, используя протокол датчика Ozeki Gyroscope. Этот Протокол позволяет вам использовать датчик прямо на вашем ПК. Вы сможете управлять этим датчиком через Интернет. пользовательский интерфейс или вы сможете общаться с ним с помощью Ozeki Chat. Вы можете узнать больше об управлении чатом на следующей странице.

Как общаться с датчиком гироскопа в чате

Важно понимать управление чатом, потому что когда вы создаете робота, способ управления этим датчиком – отправка и получение сообщений.если ты откройте приложение Ozeki Robot Developer, вы увидите, кому вы можете написать C # .Net программа для работы с этим датчиком.

Шаги подключения

  1. Подключите гироскоп к Arduino
  2. Подключите Arduino к ПК
  3. Проверьте COM-порты, чтобы убедиться, что ваш Arduino подключен.
  4. Загрузите пример кода в микроконтроллер
  5. Откройте https: // localhost: 9515 в браузере, чтобы использовать Ozeki 10
  6. Нажмите на подключение датчика гироскопа
  7. Сконфигурируйте датчик с помощью «Автоконфигурации»
  8. Нажмите «Получить сведения о гироскопе», чтобы проверить датчик.

Обзор системы

Предлагаемая нами система состоит из датчика гироскопа, подключенного к аналоговому порту. вашего Arduino.Arduino будет отвечать за чтение данных с этого устройства. в реальном времени. Мозг системы будет работать на ПК (рисунок 2). На ПК Озэки 10 смогут управлять общением. Вы можете легко запустить Ozeki 10 с помощью веб-браузера.

Рисунок 2 – Системная конфигурация гироскопа, подключенного к ПК с помощью Arduino

Предварительные требования

  • MPU6050 (акселерометр и гироскоп)
  • Ozeki 10 установлен на вашем компьютере
  • Программируемая плата (Arduino Mega / Nano / Uno или Raspberry Pi)
  • Кабель USB
  • необходим между Arduino Mega / Nano / Uno и вашим компьютером

Шаг 1. Подключите гироскоп к Arduino

.

Вы можете увидеть, как подключить акселерометр и гироскоп к любой из следующих плат:

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

После подключения подключите плату к компьютеру!

Шаг 2 – Загрузите код в микроконтроллер

(Вот код для загрузки)

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Шаг 3 – Запустите Ozeki 10, чтобы попробовать гироскоп

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Шаг 4 – Настройте гироскоп в Ozeki 10

Чтобы настроить датчик гироскопа (подключенный к Arduino) в Ozeki 10, который установлен на вашем компьютере, вам необходимо открыть графический интерфейс пользователя (GUI) Ozeki 10.Вы можете открыть графический интерфейс, введя URL-адрес компьютера в свой веб-браузер. Например, если у нашего ПК IP-адрес 192.168.1.5, мы бы введите http://192.168.1.5:9513 в наш веб-браузер.

Шаг 5 – Изучите протокол датчика гироскопа

Датчик гироскопа может связываться с Озэки через следующий протокол.

Ссылки:
http://www.arduinostarterskit.com
https: // howtomechatronics.com
https://create.arduino.cc

Дополнительная информация


Датчики угловой скорости – Промышленные устройства и решения

Продукты, описанные на этом веб-сайте, были разработаны и изготовлены для стандартных приложений, таких как общая электроника, офисное оборудование, оборудование для передачи данных и связи, измерительные приборы, бытовая техника и аудио-видео оборудование.

Для специальных применений, в которых требуется качество и надежность, или если отказ или неисправность продуктов могут напрямую угрожать жизни или вызвать угрозу травм (например, для самолетов и аэрокосмического оборудования, дорожного и транспортного оборудования, оборудования для сжигания, медицинского оборудования , устройства для предотвращения несчастных случаев и защиты от кражи, а также защитное оборудование), пожалуйста, используйте только после того, как ваша компания в достаточной степени проверит пригодность наших продуктов для этого применения.

Независимо от области применения, при использовании наших продуктов в оборудовании, для которого ожидается высокий уровень безопасности и надежности, убедитесь, что схемы защиты, схемы резервирования и другие устройства установлены для обеспечения безопасности оборудования при оценке области применения путем независимой проверки безопасности. тесты.

Обратите внимание, что продукты и технические характеристики, размещенные на этом веб-сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения.Независимо от области применения, пожалуйста, подтвердите последнюю информацию и спецификации до окончательного этапа проектирования, покупки или использования.

Техническая информация на этом веб-сайте содержит примеры типичных операций и схем применения продуктов. Он не предназначен для гарантии ненарушения или предоставления лицензии на права интеллектуальной собственности этой компании или любой третьей стороны.

Если какие-либо продукты, спецификации продуктов и техническая информация на этом веб-сайте подлежат экспорту или предоставлению нерезидентам, необходимо соблюдать законы и правила страны-экспортера, особенно те, которые касаются безопасного экспортного контроля.

Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, не может быть перепечатана или воспроизведена полностью или частично без предварительного письменного разрешения Panasonic Corporation.

Инструменты и программы, представленные на этом веб-сайте, должны использоваться по вашему усмотрению. Panasonic не гарантирует никаких результатов от использования этих инструментов и программ и не несет ответственности за любые убытки, возникшие в результате использования вами.

<о письме для получения сертификата соответствия директиве ЕС RoHS>
Дата перехода на продукт, соответствующий требованиям RoHS, зависит от номера детали или серии.
При использовании инвентаря, в котором неясно соответствие требованиям RoHS, выберите «Запрос на продажу».
в форме веб-запроса.

Извещение о передаче полупроводникового бизнеса


Полупроводниковый бизнес Panasonic Corporation (далее именуемой «Компания») будет передан 1 сентября 2020 года Nuvoton Technology Corporation (далее именуемой «Nuvoton»). Соответственно, Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd., которая управляла полупроводниковым бизнесом Panasonic, войдет в состав Nuvoton Group с новым названием Nuvoton Technology Corporation Japan (далее именуемой «NTCJ»).
В соответствии с этой передачей, полупроводниковая продукция, размещенная на этом веб-сайте, после 1 сентября 2020 года будет считаться продукцией производства NTCJ. Однако такая продукция будет постоянно продаваться через Компанию.
Обратите внимание, что при запросе о полупроводниковой продукции, размещенной на этом веб-сайте, клиенты должны перейти на веб-сайт, управляемый NTCJ (далее «веб-сайт NTCJ»), и подтвердить, что NTCJ является компанией, ответственной за управление личной информацией, предоставляемой клиентами на ее веб-сайте.Мы ценим ваше понимание по этому поводу.

Датчики акселерометра и гироскопа: Ope

Аннотация: Микроэлектромеханические системы (МЭМС) в бытовой электронике с каждым годом развиваются быстрее, с растущим спросом со стороны мобильного рынка, который доминирует над развитием этой новой технологии. Датчики MEMS, по сути, становятся ключевыми элементами в разработке дифференцирующих продуктов для потребительского и мобильного рынков, таких как игровые консоли, смартфоны и планшеты. МЭМС дают пользователю новый способ взаимодействия со своим интеллектуальным устройством.Эта статья представляет собой обзор МЭМС: принцип их работы, механизм измерения и множество потенциальных приложений.

Аналогичная версия этой статьи появилась в марте 2014 г. в EDN .

Введение

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) объединяют механические и электрические компоненты в небольшие структуры в масштабе микрометра. Они образованы комбинацией полупроводниковых и микротехнологических технологий с использованием микромашинной обработки для интеграции всей электроники, датчиков и механических элементов на общую кремниевую подложку.Основными компонентами любой системы MEMS являются механические элементы, чувствительный механизм и ASIC или микроконтроллер. В этой статье представлен обзор датчиков акселерометра и гироскопов MEMS. Мы обсуждаем принципы их работы, их сенсорный механизм, растущее разнообразие их применений и глубокое влияние, которое они уже оказывают на нашу повседневную жизнь.

МЭМС как инерциальные датчики
Датчики

MEMS находят множество применений для измерения либо линейного ускорения вдоль одной или нескольких осей, либо углового движения вокруг одной или нескольких осей в качестве входных данных для управления системой (, рис. 1, ).

Рис. 1. Угловое и линейное перемещение.

Все датчики акселерометра MEMS обычно измеряют смещение массы с помощью схемы интерфейса измерения положения. Затем это измерение преобразуется в цифровой электрический сигнал через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для цифровой обработки. Гироскопы, однако, измеряют как смещение резонирующей массы, так и ее рамки из-за ускорения Кориолиса.

Основные операции акселерометра

Второй закон движения Ньютона гласит, что ускорение (м / с 2 ) тела прямо пропорционально и в том же направлении, что и результирующая сила (Ньютон), действующая на тело, и обратно пропорционально его массе. (грамм).

Ускорение = Сила (Ньютон)
(м / с 2 ) Масса (грамм)
(Уравнение 1)

Важно отметить, что ускорение создает силу, которая улавливается механизмом определения силы акселерометра. Таким образом, акселерометр действительно измеряет силу, а не ускорение; он в основном измеряет ускорение косвенно через силу, приложенную к одной из осей акселерометра.

Акселерометр – это также электромеханическое устройство, включающее отверстия, полости, пружины и каналы, которое обрабатывается с использованием технологии микротехнологии.Акселерометры изготавливаются по технологии изготовления многослойных пластин, в которых силы ускорения измеряются путем определения смещения массы относительно неподвижных электродов.

Чувствительный механизм акселерометра

Обычным подходом к измерению, используемым в акселерометрах, является измерение емкости, в котором ускорение связано с изменением емкости движущейся массы ( Рисунок 2 ). Этот метод измерения известен своей высокой точностью, стабильностью, малым рассеянием мощности и простой конструкцией.Он не подвержен шуму и колебаниям в зависимости от температуры. Полоса пропускания емкостного акселерометра составляет всего несколько сотен герц из-за их физической геометрии (пружины) и воздуха, заключенного внутри ИС, который действует как демпфер.

C = (ε 0 × ε r × A) / D (Фарад) (Уравнение 2)

ε 0 = Допустимое свободное пространство
ε r = Допустимый относительный материал между пластинами
A = Площадь перекрытия между электродами
D = Расстояние между электродами

Рисунок 2.Подвижная масса и емкость.

Емкость может быть односторонней или дифференциальной. Давайте посмотрим на акселерометры, расположенные в виде дифференциальной пары (, рис. 3, ). Он состоит из одной подвижной массы (одна плоская поверхность), которая размещается вместе с механической пружиной между двумя фиксированными эталонными кремниевыми подложками или электродами (другая плоская поверхность). Очевидно, что движение массы (Движение x) происходит относительно неподвижных электродов (d1 и d2) и вызывает изменение емкостей (C1 и C2).Вычисляя разницу между C2 и C1, мы можем определить смещение нашей массы и ее направление.

Рис. 3. Ускорение, связанное с одиночной движущейся массой.

Смещение подвижной массы (микрометр) вызвано ускорением и создает чрезвычайно небольшое изменение емкости для правильного обнаружения (уравнение 1). Это требует использования нескольких подвижных и неподвижных электродов, соединенных параллельно. Конфигурация обеспечивает большее изменение емкости, которое может быть обнаружено более точно, и, в конечном итоге, делает измерение емкости более осуществимым методом.

Давайте быстро подведем итоги. Сила вызывает смещение массы, что, в свою очередь, вызывает изменение емкости. Теперь, если разместить несколько электродов параллельно, можно увеличить емкость, которую будет легче обнаружить (, рис. 4, ). V1 и V2 являются электрическими соединениями с каждой стороной конденсаторов и образуют делитель напряжения с центральной точкой как напряжение нашей массы.

Рис. 4. Ускорение, связанное с несколькими движущимися массами.

Аналоговое массовое напряжение проходит через усиление заряда, преобразование сигнала, демодуляцию и фильтрацию нижних частот, прежде чем оно будет преобразовано в цифровую область с помощью сигма-дельта АЦП.Последовательный цифровой поток битов от АЦП затем передается в буфер FIFO, который преобразует последовательный сигнал в параллельный поток данных. Затем этот параллельный поток данных может быть преобразован с использованием последовательного протокола, такого как I 2 C или SPI, прежде чем он будет отправлен на хост для дальнейшей обработки ( Рисунок 5, ).

Рисунок 5. Электрическая схема акселерометра.

Сигма-дельта АЦП хорошо подходит для приложений акселерометра из-за низкой полосы пропускания сигнала и высокого разрешения.С выходным значением, определяемым количеством битов, сигма-дельта АЦП может быть очень легко преобразован в единицы измерения «g» для приложения акселерометра. «G» – единица ускорения, равная силе тяжести Земли на уровне моря:

Например, если показание по оси X нашего 10-битного АЦП равно 600 из доступных 1023 (2 10 – 1 = 1023), и с 3,3 В в качестве эталона, мы можем получить напряжение для ось X, указанная в «g» следующим уравнением:

X – напряжение = (600 × 3.3) / 1023 = 1,94 В (Уравнение 3)

Каждый акселерометр имеет нулевой уровень напряжения, то есть напряжение, соответствующее 0g. Сначала мы вычисляем сдвиги напряжения от напряжения нулевого ускорения (указанного в техническом паспорте и принимаемого равным 1,65 В) как:

1,94 В – 1,65 В = 0,29 В (Уравнение 4)

Теперь, чтобы выполнить окончательное преобразование, мы разделим 0,29 В на чувствительность акселерометра (указанную в таблице данных и предполагаемую равной 0.475В / г):

0,29 В / 0,475 В / г = 0,6 г (Уравнение 5)
Многоосевой акселерометр

Давайте еще раз посмотрим на наш рисунок 3 и добавим фактический изготовленный акселерометр (, рисунок 6, ). Теперь мы можем четко связать каждый компонент акселерометра с его механической моделью.

Рис. 6. Механическая модель реального акселерометра.

Просто установив акселерометр по-другому (под углом , рис. 7, ), мы можем создать 2-осевой акселерометр, необходимый для более сложных приложений.

Рис. 7. 2-осевой акселерометр.

Есть два способа сконструировать двухосевой акселерометр: расположить два разных одноосных датчика акселерометра перпендикулярно друг другу или использовать одну гирю с емкостными датчиками, расположенными для измерения движения по обеим осям.

Выбор акселерометра

При выборе акселерометра для конкретного приложения важно учитывать некоторые из его ключевых характеристик:

  1. Полоса пропускания (Гц) : полоса пропускания датчика указывает диапазон частот вибрации, на которые реагирует акселерометр, или как часто можно получить надежные показания.Люди не могут создавать движения тела за пределами диапазона от 10 Гц до 12 Гц. По этой причине полосы пропускания от 40 Гц до 60 Гц достаточно для определения наклона или движения человека.
  2. Чувствительность (мВ / г или младший значащий бит / г) : чувствительность – это мера минимального обнаруживаемого сигнала или изменения выходного электрического сигнала при изменении входного механического изменения. Это действительно только для одной частоты.
  3. Плотность шума напряжения (мкг / SQRT Гц) : шум напряжения изменяется пропорционально обратному квадратному корню из полосы пропускания.Чем быстрее мы считываем изменения акселерометра, тем хуже получаем точность. Шум в большей степени влияет на характеристики акселерометров при работе в условиях меньшего ускорения и меньшего выходного сигнала.
  4. Напряжение нулевого ускорения : этот термин определяет диапазон напряжений, которые можно ожидать на выходе при ускорении 0g.
  5. Частотная характеристика (Гц) : это частотный диапазон, указанный с диапазоном допуска (± 5% и т. Д.), Для которого датчик обнаруживает движение и сообщает истинный выходной сигнал.Указанный допуск диапазона позволяет пользователю рассчитать, насколько чувствительность устройства отклоняется от эталонной чувствительности на любой частоте в пределах указанного диапазона частот.
  6. Динамический диапазон (g) : это диапазон от наименьшей обнаруживаемой амплитуды, которую акселерометр может измерить, до наибольшей амплитуды перед искажением или ограничением выходного сигнала.
Акселерометр и гироскоп

Прежде чем описывать некоторые приложения MEMS, мы должны понять разницу между акселерометром и гироскопом.Акселерометры измеряют линейное ускорение (указанное в мВ / г) вдоль одной или нескольких осей. Гироскоп измеряет угловую скорость (указывается в мВ / град / с). Если мы возьмем наш акселерометр и наложим на него вращение (то есть крен) (, рис. 8, ), расстояния d1 и d2 не изменятся. Следовательно, выходной сигнал акселерометра не будет реагировать на изменение угловой скорости.

Рисунок 8. Устойчивость акселерометра к вращению.

Мы можем сконструировать датчик по-другому, так что внутренняя рамка, содержащая резонирующую массу, соединена с подложкой пружинами под углом 90 градусов относительно резонирующего движения ( Рис. 9 ).Затем мы можем измерить ускорение Кориолиса путем измерения емкости на электродах, установленных между внутренней рамой и подложкой.

Рис. 9. Внутреннее изображение и изображение подложки относительно движущейся массы.

Приложения для акселерометра и гироскопа
Акселерометры

долгое время использовались в автомобилях для обнаружения ДТП и срабатывания подушек безопасности в нужный момент. У них есть много приложений на мобильных устройствах, таких как переключение между портретным и ландшафтным режимами, жесты касания для перехода к следующей песне, постукивание по одежде, когда устройство находится в кармане, или захват с размытием и оптическая стабилизация изображения.

Внутренняя навигация
Ускорение – это скорость изменения скорости

α = δv / δ t = δ 2 x / δt 2 (Уравнение 6)

Мы можем получить информацию о скорости и расстоянии из выходных данных ускорения путем простого или двойного интегрирования соответственно. Добавляя измерения, полученные с помощью гироскопов, мы можем затем использовать особую технику для отслеживания положения и ориентации объекта относительно известной начальной точки.Эта информация используется для навигации в помещении без внешнего опорного сигнала или сигнала GPS (, рис. 10, ).

Рисунок 10. Акселерометр для навигации в помещении.

Оптическая стабилизация изображения
Человеческие руки дрожат с очень низкой частотой (от 10 Гц до 20 Гц). При съемке с помощью наших последних небольших и легких смартфонов и камер мы вызываем дрожание, которое размывает изображение. Такие функции, как оптический зум, усугубляют эту проблему и вызывают еще большее размытие.

Рассмотрим датчик с горизонтальным дрейфом 0,08 градуса при использовании камеры SVGA с разрешением 800×600 пикселей для угла обзора 45 градусов. 45/800 = 0,056 градуса, что соответствует размытию 1,42 пикселя. По мере увеличения разрешения камеры размытие охватывает большее количество пикселей и вызывает большее искажение изображения.

Рис. 11. Размытие изображения устраняется с помощью оптической стабилизации изображения.

Оптическая стабилизация изображения на основе гироскопа (, рис. 11, ) с корректирующим программным обеспечением может компенсировать размытие изображения, отправляя данные измерений механического гироскопа на микроконтроллер и линейный двигатель для перемещения датчика изображения.

Управление на основе жестов
Мы можем использовать датчики акселерометра MEMS для управления беспроводной мышью на основе жестов, управления направлением кресла-коляски или гироскопа в консоли Wii ® . Другие примеры включают интеллектуальное устройство, использующее жесты для управления курсором на телевизоре или «виртуальные» ручки, или даже жестовые команды для управления внешними устройствами с помощью портативного беспроводного сенсорного блока.

Заключение
Акселерометры и гироскопы

MEMS уже давно используются в широком спектре приложений в судоходстве, космосе, промышленной робототехнике и автомобилях.Но универсальность их приложений теперь распространилась на смартфоны, где они дают нам новый способ взаимодействия с нашим интеллектуальным устройством для управления движением и жестами. Понимание поведения МЭМС и характеристик акселерометра или гироскопа позволяет разработчикам разрабатывать более эффективные и недорогие продукты для приложений большого объема. Эти устройства MEMS также позволяют нам создавать новые приложения, которые коренным образом меняют то, как наши движения, движения тела и жесты влияют на наш образ жизни.

Как работают гироскопы | Академия роботов

Последним компонентом блока измерения инерции являются датчики, измеряющие угловую скорость, обычно называемые гироскопами.В детстве у вас мог быть гироскоп в качестве игрушки, и трудно понять взаимосвязь между этим игрушечным гироскопом, который может балансировать на конце карандаша, с устройством, которое может измерять угловую скорость. Чтобы понять, как можно использовать гироскоп в качестве датчика угловой скорости, нам нужно вернуться к основам вращающихся тел. Здесь у нас есть диск, который вращается вокруг оси, показанной пунктирной линией, и он вращается с угловой скоростью omega g, а диск имеет инерцию вращения j.Мы ссылаемся на угловой момент этого диска и обозначаем его символом h. h в j раз больше омега g. Теперь представим, что я прилагаю крутящий момент к этому вращающемуся диску. Если я это сделаю, диск захочет вращаться вокруг оси, показанной синей стрелкой. Это перекрестное произведение вектора h и вектора Tau.

У нас есть гироскоп, и на данный момент устройство не вращается, мы видим, что он очень свободно и красиво движется внутри своего карданного механизма. Если я включаю мотор, требуется немного времени, чтобы набрать скорость, теперь он ведет себя совсем по-другому.

Теперь я собираюсь повернуть узел вращающегося диска вокруг синей стрелки, а теперь; вращающийся диск будет оказывать крутящий момент вокруг красной стрелки, и этот крутящий момент является перекрестным произведением векторов омега и h. Итак, как мне измерить крутящий момент? Если ось диска поддерживается двумя подшипниками, то этот крутящий момент будет воздействовать на один подшипник вверх и вниз на другой подшипник, и эти силы можно измерить. Затем вращающийся диск преобразует омега угловой скорости в крутящий момент, который затем измеряется с помощью датчиков силы.

Важно отметить, что если я потяну за эту ось гироскопа с помощью резиновой ленты, я фактически приложу к ней силу. Итак, я тяну в этом направлении. Вы увидите, что гироскоп пытается вращаться вокруг такой оси.

Датчики угловой скорости на основе вращающихся дисков уже не очень распространены. Они имеют тенденцию быть довольно громоздкими и требуют много энергии для вращения диска. Датчики сегодня основаны на вибрации, а не на вращающемся элементе, но мы по-прежнему склонны называть их гироскопами или гироскопическими датчиками.Вибрирующие элементы изготавливаются по технологии «MEMS». Таким образом, сами чувствительные элементы микроскопические по размеру, но принцип тот же. Угловая скорость в датчике вызывает приложения сил или крутящих моментов к элементам микромасштаба, что приводит к смещениям, которые можно измерить и усилить для получения сигнала угловой скорости. Как и в случае с акселерометрами и магнитометрами, очень часто три датчика гироскопа помещаются в один чип, и они снова располагаются ортогонально, так что они измеряют три компонента вектора угловой скорости.Точно так же, как у вас есть акселерометры в вашей голове, у вас также есть гироскопы в вашей голове, и, опять же, они находятся во внутреннем ухе. В частности, три очень отличительных элемента, известные как полукруглые каналы. Это очень тонкие трубки, наполненные жидкостью, и вращательное движение вашей головы заставляет жидкость в этих трубках двигаться. Движение жидкости обнаруживается крошечными волосковыми клетками внутри каналов, и это приводит к сигналу угловой скорости в ваш мозг. Сигнал угловой скорости сочетается с информацией о движении, поступающей от ваших глаз.Если эти два сигнала несовместимы, это приводит к проблеме, которую мы ощущаем как укачивание, когда наше внутреннее ухо говорит нам, что наше тело движется в одном направлении, но наши глаза говорят нам, что наше тело движется в другом направлении. способ. Итак, это укачивание или морская болезнь, и наше тело довольно нелогично реагирует, желая, чтобы нас рвало.

Гироскоп и акселерометр | Общество аэрокосмических и электронных систем

Панель гироскопа и акселерометра (GAP)

Основное внимание уделяется разработке стандартов, стандартной терминологии, форматов спецификаций и процедур испытаний для содействия пониманию компонентов и систем для обнаружения или измерения линейного или углового движения.Стандарт на технические характеристики инерциальных измерительных единиц (IMU) в настоящее время находится в стадии разработки. Стратегические процедуры тестирования появляющихся новых сенсорных технологий.

Целью группы является создание стандартной терминологии, форматов спецификаций и процедур тестирования, а также распространение понимания компонентов и систем для обнаружения или измерения линейного или углового движения.

Группа состоит из представителей промышленности, государственных лабораторий, образовательных учреждений и профессиональных сообществ, которые знакомы с характеристиками, принципами работы, источниками ошибок и областями применения этих компонентов.

Отчет группы экспертов по гироскопам и акселерометрам

для AESS BoG – октябрь 2016 г.

Заседание технической комиссии по гироскопам и акселерометрам – март 2017 г.

Отчет технической комиссии по гироскопам и акселерометрам – август 2017 г.

Отчет технической комиссии по гироскопам и акселерометрам – октябрь 2019 г.


Должностные лица:

Панельный стул

Заместитель председателя группы
Камал Джоши
Northrop Grumman
21240 Burbank Blvd
Woodland Hills, CA 91304
818-715-3765
[электронная почта защищена]

Председатель комитета по системам
Джейсон Бингем
704-я испытательная группа
6313 Acadia Ln NE
Rio Rancho, NM 87144
575-415-6499
[электронная почта защищена]

Председатель комитета по датчикам
Гарри Дэвис
746-я испытательная эскадрилья
1644 Vandergrift Road
Holloman AFB, NM 88310
505-206-9079
[электронная почта защищена]


Постоянные комитеты:

Группа по гироскопам и акселерометрам собирается на два дня каждые два месяца и состоит из двух комитетов: один работает над документами, относящимися к датчикам, а другой – над документами, связанными с системами.Для получения информации о месте проведения следующей встречи посетите веб-страницу панели на сервере IEEE, http://grouper.ieee.org/groups/gap/


Цели:

Комиссия и ее комитеты на заседании, состоявшемся 18/19 января 2021 года, определили следующие цели:

Панельные объективы

  1. К марту закончить работу с редакторами над 952 ревизией.
  2. Проведите повторное голосование и представьте 1559 исправлений для публикации к марту.
  3. Завершить до конца года проект 1431 ревизии.
  4. Бюллетень и представить 1780 для публикации к сентябрю.

Задачи системного комитета

  1. Отменить любые комментарии, полученные в результате повторного голосования 1559 г. к маю.
  2. Отменить любые комментарии, полученные от бюллетеня 1780 года к сентябрю.
  3. Обсудите элементы стандарта для определения инерциальной навигационной системы (INS).

Цели Комитета по датчикам

  1. Завершить проект 1431 к концу года.

Принцип работы, типы и их применение

МЭМС или микроэлектромеханические системы в основном представляют собой микросистемы очень небольшого размера. Это чрезвычайно передовая технология, которая дала начало различным электронным компонентам, таким как акселерометр и датчик гироскопа. Акселерометр – это устройство, которое можно использовать для обнаружения негравитационного движения. С другой стороны, датчик гироскопа может использоваться для обнаружения гравитационного движения. Таким образом, мы видим, что датчик гироскопа и акселерометр дополняют друг друга.Оба эти компонента используются в различных современных устройствах. У каждого из них есть множество приложений. В нашей статье мы подробно узнаем о датчиках гироскопа, их работе, типах и применении.

Что такое датчик гироскопа?

Определение: Датчик гироскопа – это в основном устройство, которое с помощью силы тяжести Земли определяет ориентацию. Это тип датчика, который мы находим внутри IMU (инерциальный измерительный блок). Гироскоп можно использовать для измерения вращения на определенной оси.Устройство состоит из ротора, который представляет собой не что иное, как свободно вращающийся диск. Ротор установлен на оси вращения, которая находится в центре другого колеса большего размера.

Датчик гироскопа

Принцип работы датчика гироскопа

Сила Кориолиса или эффект Кориолиса используется для измерения углового момента. Датчик гироскопа работает по принципу сохранения углового момента. Он работает, сохраняя угловой момент. В датчике гироскопа на оси установлен ротор или прялка.Шарнир позволяет вращать ротор на определенной оси, которая называется подвесом. Здесь мы будем использовать два кардана одновременно. Один подвес будет установлен на другой. Это даст ротору три степени свободы. Каждый раз, когда мы вращаем ротор гироскопа, гироскоп будет продолжать указывать в том же направлении.

Давайте подробнее объясним работу гироскопического датчика вибрации. Датчик вибрационного гироскопа состоит из элемента двойной Т-образной конструкции. Есть приводной рычаг, который вращается в определенном направлении.Приводные рычаги прикреплены к чувствительным рычагам. Когда вибрационный гироскопический датчик вращается, на приводные рычаги начинает действовать эффект Кориолиса или сила Кориолиса. Вибрация приводных рычагов вызывает движение в паре чувствительных рычагов гироскопа, которое создает потенциал, отличный от угловой скорости, воспринимаемой устройством. Затем мы можем преобразовать угловую скорость в электрические сигналы.

Типы датчиков гироскопа

По размеру и характеристикам датчики гироскопа бывают различных типов:

Кольцевой лазерный гироскоп

Кольцевой лазерный гироскоп в основном имеет кольцевой лазер.Кольцевой лазер 2 имеет две встречные резонансные моды на одном и том же пути, которые не зависят друг от друга. Разницу в частотах двух резонансных мод можно использовать для обнаружения вращения тел.

Волоконно-оптический гироскоп

Волоконно-оптический гироскоп работает по эффекту Саньяка. Он работает по принципу интерференции света, проходящего через катушки оптического волокна. Мы вводим в оптическое волокно два луча света с двух противоположных направлений, и фазовый сдвиг можно измерить с помощью интерферометрии.

Квантовый гироскоп

Квантовый гироскоп также называют сверхтекучим гироскопом, и он постепенно заменяет механические гироскопы. В гироскопах этого типа используется жидкий материал, чтобы обнаруживать изменение ориентации различных движущихся тел.

Вибрационный гироскоп

Вибрационный гироскоп – это наиболее часто используемый датчик гироскопа. Это также простое в использовании устройство. В гироскопе этого типа вибрирующая конструкция может использоваться для определения скорости вращения движущихся тел.Вибрационный гироскоп имеет различные важные характеристики, такие как температурно-частотный коэффициент, масштабный коэффициент и многие другие.

Датчик гироскопа в мобильных телефонах

Датчики гироскопа

в наши дни стали неотъемлемой частью смартфонов. Все игры, в которые мы играем с использованием датчиков движения, созданы благодаря датчику гироскопа. Один из лучших примеров – очень популярная игра Pokemon Go, полностью основанная на принципе гироскопических датчиков. Нам также нужен гироскоп для просмотра 360-градусного видео на мобильных телефонах.

Гироскоп предоставляет интерактивный графический интерфейс, с помощью которого пользователи смогут выбирать параметры и меню, просто наклоняя свой телефон. Гироскоп в мобильных телефонах также можно использовать для стабилизации изображения и GPS-инерциальной навигации.

Мобильное приложение Gyroscope Sensor

Мобильное приложение Gyroscope Sensor используется в тех смартфонах, которые не имеют встроенных гироскопических датчиков. Используя эти приложения, мобильный телефон сможет автоматически обнаруживать различные типы движения, и на основании этого; он выполнит необходимые действия.

Большинство задач мобильного телефона можно выполнять, просто обнаруживая движение. Некоторые из самых популярных мобильных приложений для датчиков гироскопа Android – AndroSensor, Wifi Analyzer, Metal Sniffer и Clinometer. Также доступны различные приложения для iPhone, такие как iBeer, Sleep Time
и Sky Views.

Приложения

Некоторые из наиболее важных приложений датчика гироскопа :

Определение угловой скорости: Его можно использовать для определения скорости изменения углового движения движущихся тел.Это можно использовать для обнаружения спортивных движений.

Углы обнаружения: Углы также могут быть обнаружены с помощью датчика гироскопа. Это приложение используется в автомобильных навигаторах и игровых контроллерах.

Сенсорный механизм управления: Мы также можем использовать гироскопический датчик для обнаружения вибрации, вызванной различными внешними факторами. Мы можем использовать это приложение для управления дрожанием камеры и управления транспортным средством.

Часто задаваемые вопросы

Для чего нужен гироскоп?

Гироскоп обычно используется для измерения ориентации тел.Его можно использовать для измерения углового движения движущихся тел.

Что измеряет гироскоп?

Гироскоп обычно измеряет скорость изменения углового движения или ориентации объектов. Он может измерять изменение углов движущихся тел.

Может ли гироскоп вырабатывать электричество?

Да, гироскоп может вырабатывать электричество. Он преобразует механическую энергию ротора в электрическую.

Почему гироскоп важен?

Гироскоп считается чрезвычайно важным устройством из-за его способности определять ориентацию.У него есть ряд приложений, что делает его очень полезным устройством.

Как стабилизируются гироскопы?

Гироскопы стабилизируются с помощью принципа углового момента. Сила сопротивления используется для остановки движущегося гироскопа.

Итак, это все об обзоре датчика гироскопа. Как мы видим, этот датчик является одним из таких устройств, которое в последнее время используется в различных областях. Его можно использовать для определения движения, высоты, угла и многого другого.Это очень полезное устройство, которое значительно облегчило человеческую жизнь. Вот вам вопрос, какова основная функция датчика гироскопа?

Гироскоп

Датчик акселерометра, 3 оси на основе MPU-6050 [3931]: Sunrom Electronics

Содержит 16-битный АЦП для каждого канала. Выводит каналы x, y и z.

MPU-6050 – это серьезный маленький кусочек технологии обработки движения! Благодаря сочетанию 3-осевого гироскопа MEMS и 3-осевого акселерометра на одном кремниевом кристалле вместе со встроенным процессором Digital Motion Processor ™ (DMP ™), способным обрабатывать сложные 9-осевые алгоритмы MotionFusion, MPU-6050 устраняет перекрестную -проблемы со центровкой осей, которые могут выползать на отдельные детали.

Характеристики

  • I2C Цифровой вывод 6- или 9-осевых данных MotionFusion в матрице вращения, кватернионе, угле Эйлера или в формате необработанных данных
  • Входное напряжение: 2,3 – 3,4 В
  • Перемычки под пайку с возможностью выбора на CLK, FSYNC и AD0
  • Трехосевой датчик угловой скорости (гироскоп) с чувствительностью до 131 LSB / dps и диапазоном полной шкалы ± 250, ± 500, ± 1000 и ± 2000 dps
  • Трехосевой акселерометр с программируемым диапазоном полной шкалы ± 2g, ± 4g, ± 8g и ± 16g
  • Движок Digital Motion Processing ™ (DMP ™) разгружает комплекс MotionFusion, синхронизацию времени датчика и обнаружение жестов.
  • Встроенные алгоритмы смещения времени выполнения и калибровки компаса.Не требует вмешательства пользователя
  • Датчик температуры с цифровым выходом

Технические характеристики

  • Чип: MPU-6050
  • Источник питания: 3 ~ 5В Бортовой регулятор
  • Режим связи: стандартный протокол связи IIC
  • Чип встроенный 16-битный аналого-цифровой преобразователь, 16-битный вывод данных
  • Диапазон гироскопов: +/- 250500 1000 2000 градусов / сек
  • Диапазон ускорения: +/- 2g, +/- 4g, +/- 8g, +/- 16g
  • Шаг штифта: 2.54 мм
  • Отлично подходит для проектов DIY

Схема платы

Приложения

  • Обнаружение жестов и движений
  • Пользовательский интерфейс, активируемый движением
  • Игровой человеческий интерфейс
  • Платы навигации
  • Устойчивость платформы
  • Точное определение угловой скорости

Использование гироскопа в смартфоне

Функция этого датчика заключается в поддержании и контроле положения, уровня или ориентации на основе принципа углового момента.Когда гироскоп используется вместе с акселерометром, он определяет движение по шести осям, то есть вправо, влево, вверх, вниз, вперед и назад. Он также определяет движения по крену, тангажу и рысканью. Рыскание, крен и тангаж – это угловые моменты, наблюдаемые с трех осей, то есть X, Y и Z. Использование технологии MEMS (микроэлектрическая и механическая система) (iPhone 4 использует эту технологию) гироскопические датчики помогают в навигации и обнаружении систем распознавания жестов. используется в смартфонах и планшетах.

Пользовательские интерфейсы распознавания жестов могут поддерживать такие команды, как движение C для вызова камеры (слева), уникальный жест в качестве подписи для авторизации (справа).

Ссылки по теме

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *