Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрические приборы и устройства » Что такое гироскоп и акселерометр
Количество просмотров: 21144
Комментарии к статье: 4


Что такое гироскоп и акселерометр


Множество современных устройств и гаджетов имеют встроенные в них гироскопы и акселерометры. Смартфоны, видео- и фотокамеры, планшеты, ридеры и т. д. - практически везде встречаются данные приспособления, хотя их присутствие вовсе не заметно, если взглянуть на прибор снаружи. Гироскоп по-другому именуют гиродатчиком, а акселерометр — G-сенсором. Работая в паре, данные устройства превосходно дополняют друг друга, обеспечивая удобство пользования и гибкость функций гаджета.

Что такое гироскоп и акселерометр

Акселерометр

Акселерометр в простейшем виде — это закрепленный на пружинке грузик, установленный в собственном корпусе. При встряхивании или повороте корпуса, грузик перемещается внутри него по инерции. И поскольку при ускорении в соответствующем направлении грузик движется, он неизбежно натягивает за собой и пружинку, колебания которой могут быть приняты в расчет для определения направления и ускорения изменения положения всего корпуса.

Так, три пружинки с грузиками, установленные вдоль трех пространственных осей, позволяют получить полное представление о направлении и величине ускорения относительно земли того предмета, к которому они прикреплены.

В смартфоне, например, вся эта конструкция размещена внутри маленькой микросхемы, и все движения «грузиков» происходят внутри нее. Однако в результате становится возможным определение ускорения всего смартфона в пространстве.

Гироскоп

Гироскоп действует совсем иначе. Волчок, закреплен на оси в первой рамке, и вращается с высокой скоростью. Первая рамка имеет свободу вращения, будучи закреплена на оси (перпендикулярной оси волчка) внутри второй рамки. Третья рамка несет на себе ось вращения для второй рамки (перпендикулярную осям вращения волчка и первой рамки).

В итоге, как ни поворачивай такую конструкцию, волчок будет стремиться сохранить вертикальное положение, хотя кольца и будут поворачиваться.

Гироскоп

Для более точного определения параметров перемещения предмета в пространстве, гироскоп обычно работает совместно с акселерометром, позволяя получить полное представление о физическом движении корпуса того или иного гаджета.

Функционирование

Так, акселерометр измеряет проекцию результирующего кажущегося ускорения и позволяет определить угол наклона устройства по отношению к земле, а программа может на основе полученных данных повернуть, например, изображение на экране устройства, в котором этот акселерометр установлен. Поверните ридер из вертикального положения - на бок, и ориентация страницы на дисплее тут же изменится на альбомную.

Текущую ориентацию устройства в пространстве определяет гиродатчик. Программа реагирует на перемещение, и способна быстро отследить тот момент, когда устройство, например, падает. Ноутбук опрокидывается — внутри активируется система фиксации жесткого диска.

Гиродатчик для ардуино

Играя раньше в компьютерные игры, человек мог осуществлять управление игровым процессом при помощи джойстика, мыши или клавиатуры. Сегодня же можно играть в гонки на смартфоне, и просто двигая, встряхивая или наклоняя его в разных направлениях, полностью управлять игровым процессом — вести виртуальный автомобиль.

На данный момент придумано множество интерактивных игр с учетом возможностей управления, открывшихся благодаря паре акселерометра и гироскопа. Игры стали более увлекательными, так как получаются почти реальными.

Принцип работы гироскопа и акселерометра

Акселерометр с гироскопом всюду управляют ориентацией изображения на экране. Стоит наклонить смартфон — ориентация станет альбомной (удобной для просмотра видео), а верни его в вертикальное положение — снова превратится в стандартную, удобную для чтения с веб-страниц.

Аналогичным образом автоматически настраивается вид в приложениях — вид плеера изменяется, становится видно обложку прослушиваемого альбома, когда ориентация экрана горизонтальна, но в вертикальном положении остаются лишь основные кнопки управления проигрыванием музыки.

В GPS-навигаторах карта поворачивается на экране подобно стрелке компаса, когда вы то и дело сворачиваете, перемещаясь по местности с ним в руках, но стрелка, указывающая направление, остается направленной в соответствии с положением в пространстве ваших рук.

Автоматический поворот изображения в зависимости от ориентации

Шагомер — еще одно простое, но полезное, применение акселерометра. Вы можете задать индивидуальные настройки, и узнаете не только количество сделанных шагов, но сможете прикинуть и приблизительное расстояние, которое пробежали или прошли.

Разумеется, используя устройство с гироскопом и акселерометром необходимо учитывать тот факт, что данные датчики реагируют не только на осознанно сделанные движения, но и на случайные.

Порой это вредно, например вы ложитесь с ридером на диван, желая почитать книгу, ворочаетесь при этом немного, а он, будучи чувствительным, реагирует на случайное движение и поворачивает страницу, переводя ее в альбомный вид.

В таких ситуациях будет очень полезна возможность настройки чувствительности датчика, когда задается угол наклона устройства, при котором датчик понимает, точно ли нужно развернуть ориентацию или это просто неловкое движение.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как сделать шагомер и калькулятор расстояний на базе Arduino
  • Как устроен и работает джойстик
  • Новая плата Arduino Nano RP2040 Connect
  • Как устроен и работает сервопривод
  • Комплект Fibaro Starter Kit для создания умного дома
  • Принципы работы электрического двигателя для начинающих
  • Как подключить инкрементальный энкодер к Ардуино
  • Как настроить датчик движения
  • Как устранить ошибки срабатывания датчиков движения
  • Использование энергии гравитации - как это возможно
  • Категория: Электрические приборы и устройства

    Датчики, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Иван |

    Самое интересное, что практически каждый сейчас пользуется данными устройствами и в современном мире без них обойтись сложно. Но мало кто, в том числе и я, знает как они называются, а тем более, как устроены и работают. Очень познавательная и интересная статья, которая достаточно много объяснила. Спасибо автору за проделанную работу и написание на доступном, "человеческом" языке. 

      Комментарии:

    #2 написал: Яша |

    Встроенные устройства для мобильных систем: акселерометр, гироскоп, датчик освещения, датчик магнитных полей, барометр, датчик приближения, датчик температуры аппарата, датчики температуры, влажности окружающей среды и т.п. Гироскоп (Gyroscope Sensor) – это датчик смартфона, являющийся следующим по популярности. гироскопы начали применяться во флоте, в качестве морских гирокомпасов, а потом получили широкое распространение и в авиации. В мобильных телефонах по своей конструкции гироскоп не похож на классические роторные гироскопы. В гироскопах мобильных устройств, называемых микромеханическими (ММГ) или микроэлектромеханическими системами (МЭМС), нет такого элемента как быстровращающийся ротор - волчок, его заменили специальные чувствительные элементы, которые совершают колебательное движение. Эти элементы могут иметь самую разнообразную форму и когда смартфон вращается под действием сил инерции Кориолиса начинают совершать колебания в другом направлении. При этом амплитуда таких колебаний является мерой угловой скорости смартфона. Гироскопы, которые встроены в мобильные телефоны, дают возможность повысить качество игр. С помощью этого датчика для управления игрой можно пользоваться не только обычным поворотом устройства, но и ещё одним параметром - скоростью поворота, а это обеспечивает более реалистичное управление. Помимо игр гироскоп применяется в дополненной реальности для более точного позиционирования устройства в пространстве, а также в управляемых при помощи смартфонов радио - моделях летательных и других движущихся аппаратов.

      Комментарии:

    #3 написал: Матвей Цыганков |

    Датчики угловой скорости, основанные на вращающихся дисках, больше не очень распространены. Они, как правило, довольно громоздкие и требуют много энергии, чтобы поддерживать вращение этого диска. Датчики сегодня основаны на вибрационном, а не вращающемся элементе, но мы по-прежнему склонны называть их гироскопами или гироскопическими датчиками. Вибрирующие элементы изготовлены по технологии "МЭМС". Таким образом, сами чувствительные элементы микроскопического размера, но основной принцип тот же. Угловая скорость в датчике вызывает воздействие сил или крутящих моментов на элементы микромасштабы, что приводит к смещениям, которые могут быть измерены и усилены для получения сигнала угловой скорости. Как и в случае с акселерометрами и магнитометрами, очень часто три датчика гироскопа упаковываются в один чип, и они снова расположены ортогонально, так что они измеряют три составляющие вектора угловой скорости. Точно так же, как у вас в голове есть акселерометры, у вас также есть гироскопы, и опять же, они находятся во внутреннем ухе. В частности, три очень характерных элемента, известных 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, поступающему в ваш мозг. Сигнал угловой скорости комбинируется с информацией о движении, поступающей от ваших глаз. Если эти два сигнала не согласуются, это приводит к проблеме, которую мы переживаем как укачивание, это 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. Итак, это морская болезнь или морская болезнь, и наше тело реагирует довольно нелогично, желая, чтобы нас вырвало.

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей |

    Гироскоп - это устройство, которое измеряет угловую скорость объекта вокруг определенной оси. Он используется в различных устройствах, таких как самолеты, корабли, автомобили и даже смартфоны. Гироскопы могут быть очень точными и позволяют определять движение объекта в трехмерном пространстве.

    Акселерометр - это устройство, которое измеряет ускорение объекта. Он используется для определения скорости и направления движения объекта, а также для обнаружения изменений в его движении. Акселерометры используются в различных приложениях, включая навигацию, контроль скорости и стабилизацию объектов.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.