Gyroskop nima? Gyroskop


Smartfonlarda va o'yin pristavkalarida giroskopdan foydalanish


Download 374.6 Kb.
bet4/5
Sana11.12.2020
Hajmi374.6 Kb.
#164649
1   2   3   4   5
Bog'liq
Giroskop haqida

Smartfonlarda va o'yin pristavkalarida giroskopdan foydalanish



IPhone 4 ichkarisida giroskop bilan

MEMS giroskoplarini ishlab chiqarish xarajatlarining sezilarli darajada pasayishi, ularni smartfonlar va o'yin pristavkalarida ishlatila boshlanganiga olib keldi.

Shuningdek giroskop   Sony PlayStation 3 uchun Sixaxis va Nintendo Wii uchun Wii MotionPlus kabi nazorat o'yinlari kontrollerlarida foydalanila boshlandi. Ushbu ikkala kontrollerda ikkita qo'shimcha fazoviy sensorlar qo'llaniladi: akselerometr va giroskop. Birinchi marta kosmosda o'z o'rnini aniqlashni biladigan o'yin boshqaruvchisi Nintendo - Wii o'yin konsoli uchun Wii Remote tomonidan chiqarilgan, ammo u faqat uch o'lchovli akselerometrdan foydalanadi. Uch o'lchovli akselerometr juda dinamik harakatlar paytida aylanish parametrlarini aniq o'lchashga qodir emas. Va shuning uchun so'nggi o'yin kontrollerlarida: Sixaxis va Wii MotionPlus, akselerometrga qo'shimcha ravishda fazoviy sensordan foydalanilgan - giroskop.

Gyro o'yinchoqlari



Giroskop asosida yasalgan o'yinchoqlarning eng oddiy namunalari yo-yo, yigiruv ustki (yule) va vertolyot modellari.
  Yigiruvchi ustki qismlar gyroskoplardan farq qiladi, chunki ularda bitta sobit nuqtasi yo'q.
  Bundan tashqari, sport gyroskopik simulyatori mavjud.

Gyroskoplar - samolyotlarni havoda ushlab turadigan, orbitadagi yo'ldoshlar va okeandagi kemalarni ushlab turadigan yashirin miya. Amaliy foydalanish uchun birinchi giroskoplar 1910 yilda kompaniya tomonidan ishlab chiqarila boshlandi Sperry gyroscope Co. Bu kema stabilizatorlari va uchuvchilar uchish balandligini ko'rsatadigan "sun'iy ufq" deb nomlangan. 1930 yilda kashfiyotchi va kompaniyaning asoschisi Elmer Sperri vafotidan keyin ko'plab sho''ba korxonalar o'z bizneslarini davom ettirdilar va o'zining 400 ta patentini samolyotlar, raketalar, bombalar, yo'ldoshlar va kosmik kemalarda foydalanish uchun mo'ljallangan avtomatlashtirilgan navigatsiya va boshqaruv tizimlariga kiritdilar. Bugungi kunda, gyroskoplar navigatsiya tizimining ajralmas qismi sifatida robotlarga, qulflashga qarshi tizimlarga (avtomobil g'ildiraklarining sirpanishiga yo'l qo'ymaslik), avtomashinalar paneliga, kosmik va kosmik teleskoplarga, aravachalar va kosmonavtlarning ochiq kosmosda individual harakatlanish tizimlariga o'rnatildi. Gyroskop ikkita printsipga asoslanadi: har qanday aylanadigan massa kosmosda o'z aylanish o'qining holatini saqlab turishga intiladi. Aylanadigan gyroskop yo'ldoshning Yerga nisbatan doimiy yo'nalishini saqlab turadi, bu esa u bilan ishonchli aloqani ta'minlaydi. Aylanadigan massa o'z pozitsiyasini o'zgartirishga intilayotgan kuchning harakatlariga qarshi turadi. 1900 yillarning o'rtalarida Dvigatel yordamida aylantirilgan bir necha tonna og'irlikdagi gigroskoplar kemalarga joylashtirildi. Ushbu qurilmalar kema holatini to'lqinlar bo'yicha tekislashtirgan va uni doimo "masstlar yuqoriga ko'tarish" bilan qo'llab-quvvatlagan. Erkin aylanadigan giroskop, tashqi kuch ta'siri ostida, bu kuch yo'nalishi bo'yicha emas, balki unga perpendikulyar ravishda og'adi - aniq bo'ladi. Masalan, giroskop o'rnatilgan samolyot qanoti aylana boshlasa, prezentatsiya yuz beradi. Keyin boshqaruv panelidagi uchuvchi ko'ndalang rulon burchagini ko'radi ( qanot burchagi), bu ko'rsatmalar bo'lmasa juda muhimdir. Bundan tashqari, u uzunlamasına rulonni ko'radi ( tekislik), burundan quyruqgacha. Agar giroskop akselerometrlar (samolyot tezligini o'lchaydigan asboblar) bilan bog'liq bo'lsa, u avtopilot vazifasini bajarishi mumkin, ya'ni. avtomatik ravishda samolyotni yo'nalishda ushlab turish Kamroq va kamroq mexanik giroskoplar mavjud. 80-yillarda uzilish lazerining o'zgarishi bilan parvoz parametrlaridagi o'zgarishlarni aniqroq kuzatib boradigan halqali lazer va nurli qo'llanma giroskoplari paydo bo'ldi. Bundan tashqari, ular engilroq va ixchamdir. Lazerli gyro 3-4000 dollarni tashkil qiladi, kvarts yoki kremniyni mikromekanik qayta ishlash, shuningdek tebranish parametrlarini sezadigan mayda гирoskoplarni yaratadi. Ular unchalik aniq emas, lekin ular integral mikrosxemalar kabi katta hajmda ishlab chiqarilishi mumkin va juda arzon - taxminan 20 dollar. Bunday gyroskoplar uy anjomlarida va, xususan, avtoulovlarda qo'llaniladi.
Ichida mikromekanik giroskop   kremniy halqa bir uchida sobit markaziy yuvish vositasiga biriktirilgan kavisli silikon buloqlarda osib qo'yilgan. Tekshirish elektrodlariga kuchlanish qo'llanilsa, u holda elektrostatik kuchlar ta'sirida halqalar tebranishni boshlaydi, o'qilgan elektrodlarni kuzatib turadigan doimiy to'lqin paydo bo'ladi. Agar uzuk tashqi kuchlarning ta'siri ostida aylansa, tik turgan to'lqin buzilib, aylanish yo'nalishi haqida signal o'qish elektrodlariga uzatiladi. Buzilishning kattaligini aylanish tezligiga qarab aniqlash mumkin.

Ichida ring lazerli gyro   Ikkala anod va katodga kuchlanish qo'llanilganda, gaz qo'zg'aladi va bir xil chastotadagi ikkita yorug'lik to'lqinlari hosil bo'ladi, ular qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladi. Detektorda shovqin namunasi paydo bo'ladi. Agar uzuk tashqi kuch ta'siri ostida aylansa, u holda bitta to'lqin boshqasidan bir oz tezroq tarqaladi va shovqinni o'zgartirish orqali odam aylanish tezligi va yo'nalishini baholaydi. Dastlab nurlar chastotalari biroz farq qilishi uchun miniatyurali motor lazerni silkitadi.



Ichida dinamik sozlash gyroskopi   Dazmol rotori DC vosita tomonidan boshqariladi va rulmanlarda doimiy tezlikda aylanadi. Agar gyroskop tashqi kuch ta'siri ostida aylansa, rotor aniq harakat qila boshlaydi, bu magnit maydonning o'zgarishiga va aylanish tezligi va yo'nalishi haqida ma'lumot olib boradigan signal paydo bo'lishiga olib keladi. Ushbu signal, shuningdek, ehtiyotkorlikning o'rnini qoplaydigan, magnitlangan magnitlarga ta'sir qiladi va shu bilan rotorning korpusga tushishiga yo'l qo'ymaydi.

Bilasizmi? ..

Giroskopning ko'rsatkichlari (parvarishi) barqarorligi rulmanlarda ishqalanish va haroratga bog'liq. Hozirgacha eng yaxshi natija - soatiga 0,01 deg / soat, bu sizga samolyotni nishonga bir soatlik parvozdan keyin 1 dengiz milya (1,6 km) aniqlik bilan yo'naltirishga imkon beradi. Afg'oniston urushi paytida bombalar gyroskoplar tomonidan soatiga 1 daraja chiqib ketishi bilan sodir bo'lgan. Qulflashga qarshi avtoulov qurilmalaridagi giroskoplar soatiga 3600 daraja parvarish qilish xususiyatiga ega, ammo ular iste'molchini qoniqtiradi, chunki ular juda qisqa vaqt ichida, atigi bir necha soniya ichida qatnashadilar.

1914 yilda Parij avtosalonida giroskop ixtirochisining o'g'li Lourens Sperri ushbu qurilmaning ta'sirini namoyish etdi: u o'zining biplani kam uchadigan parvozga sarfladi, qo'llarini boshqaruv tayoqlaridan chiqarib tashladi, uning mexanigi qanot bo'ylab yurar edi. Keyinchalik ota va o'g'il ular chaqiradigan asbobni ixtiro qildilar avtomatik uchuvchi   1933 yilda Willy Postga dunyo bo'ylab birinchi parvozni amalga oshirishga imkon berdi. Kemalardagi avtopilotlar ko'pincha "Temir Mayk" deb ataladi ( Metall mayk), uni ko'rinmas ekipaj a'zosi sifatida tan olish.

AQSh qonunlari nozik gyroskoplarni eksport qilishni taqiqlaydi. 1999 yilda xitoylik biznesmen aqlli bomba qurishga mo'ljallangan optik tolali гирoskopni qo'lga kiritmoqchi bo'lganida hibsga olingan. 1995 yilda suv osti kemalari bunday giroskopni Bog'dod yaqinidagi Dajla tubidan ko'tarib, o'sha paytda ballistik raketalarni boshqarish tizimlari ishlab chiqilayotgan SSSRga topshirgan.



Qadimgi yunon tilidan tarjima qilingan gyroskop aylanishni tomosha qilishni anglatadi - bu u bilan bog'liq bo'lgan ob'ektning inertial koordinatalari tizimiga nisbatan yo'nalishi burchaklaridagi o'zgarishlarni o'lchashga qodir va burchak momentumining saqlanish qonuniga asoslangan qurilma. Erkinlik darajasi darajasidagi jiroslar ikki darajali va uch darajaga bo'lingan. Va ularning harakat printsipiga ko'ra, giroskoplarni mexanik giroskoplar va optik giroskoplarga bo'lish mumkin. Shuningdek, giroskoplarni ularning harakat rejimiga qarab yo'nalish ko'rsatkichlari va burchak tezligi sensorlariga bo'lish odatiy holdir. Ko'pincha, ba'zi qurilmalar turli rejimlarda ishlashlari mumkin va bu boshqarish turiga bog'liq.

Mexanik gyroskoplar ichida aylanadigan gyroskop alohida pozitsiyani egallaydi. Uning harakat tamoyili kosmosda yo'nalishini o'zgartiradigan aylanish o'qi bilan qattiq jismning tez aylanishiga asoslanadi. Bu holda giroskopning aylanish tezligi uning aylanish o'qining aylanish tezligidan ancha katta. Ushbu turdagi giroskoplarning asosiy xususiyati kosmosda o'z aylanish o'qining doimiy yo'nalishini aniq saqlash qobiliyatidir va tashqi kuchning bu o'qga ta'siri yo'q. Birinchi marta bunday xususiyat 1852 yilda Fuuko tomonidan eksperimental ravishda Er sayyorasining aylanishini namoyish etganida ko'rsatildi. Qattiq aylanishning namoyishi tufayli гирoskop yunoncha so'zlardan kelib chiqqan nomga ega bo'ldi: tomosha va aylanish.

Ikkilamchi aylanadigan giroskop, uning xususiyatlari va mexanik gyroskopning aniqligi.

Gyroskop tashqi kuchlar momentiga perpendikulyar bo'lgan pretsessiya o'qi atrofida aylantirilganda, tashqi kuch momenti o'z rotorining aylanish o'qiga perpendikulyar bo'lgan eksa atrofida harakat qilganda, gyroskop tashqi kuchlar momentiga perpendikulyar bo'lgan prepeksiya o'qi atrofida aylanadi. Shunday qilib, agar siz gyroskopik o'qning faqat gorizontal tekislikda harakatlanishiga imkon bersangiz, u holda giroskopning o'qi o'zi meridian bo'ylab aylanishga moyil bo'ladi, lekin u gyroskop xuddi sayyoramizning aylanishiga o'xshab aylanadi. Agar eksa vertikal ravishda harakat qilsa (meridian tekisligida), unda eksa yerning o'qiga parallel ravishda o'rnatiladi. shuning uchun giroskopning ushbu ajoyib xususiyati ushbu qurilmaning keng qo'llanilishini aniqladi.

Gyroskopning bu xossasi bo'lgan Coriolis kuchining paydo bo'lishi bilan bevosita bog'liq. Shunday qilib, tashqi kuch momenti ta'siri ostida giroskop, birinchi navbatda, paydo bo'lgan tashqi moment, ya'ni ozuqaviy otish deb ataladigan harakat yo'nalishini aylantiradi. Bu holda, gyroskopning paydo bo'lgan momentga bog'liq barcha zarralari bu vaqtda ko'chma burchak aylanish tezligi bilan harakat qiladi. Shu bilan birga, rotorli gyroskop, shuningdek, o'z-o'zidan aylanadi, shuning uchun giroskopning har bir zarrasi o'z nisbiy tezligiga ega bo'ladi. Shuning uchun, korsiolis kuchi mavjud bo'lib, u gyroskopni faqat perpendikulyar yo'nalishda harakatlanishga harakat qiladi, qo'llanilgan moment tufayli, ya'ni prezentatsiyani amalga oshiradi. Pretsessiya tashqi kuch momentini qoplaydigan moment Coriolis kuchini keltirib chiqaradi.

Vibratsiyali gyroskoplar - burilish sodir bo'lganda tebranishlarini faqat bitta tekislikda ushlab turadigan asboblar. Ushbu turdagi aylantiruvchi aylana bilan solishtirganda taqqoslash aniqligi bilan ancha sodda va arzonroq. Agar siz eng tez-tez uchraydigan adabiyotlarga qarasangiz, u erda "Koriolisning tebranadigan giroskoplari" atamasi yaqinda ishlatilgan, koriolisning tebranadigan giroskoplari printsipi rotor tipidagi giroskoplarda ham mavjud bo'lgan Coriolis kuchining ta'siriga asoslangan.

Ushbu xususiyat asosiy qismi tez aylanadigan va ma'lum miqdordagi erkinlik yoki mumkin bo'lgan aylanish o'qlariga ega bo'lgan rotor bo'lgan qurilmalarda qo'llaniladi. Eng ko'p ishlatiladigan gyroskoplar gimbal deb ataladigan joyga joylashtirilgan. Va bu giroskoplar atigi uch daraja erkinlikka ega bo'lganligi sababli, giroskop o'z o'qlari atrofida faqat uchta mustaqil aylanishni amalga oshirishi mumkin. Gyroskoplar astatik deb ataladi, ular to'xtatib turish markazining massa markaziga to'g'ri keladi, aks holda asboblar statik gyroskoplar deb ataladi. Agar siz gyro rotorini yuqori tezlikda aylantirishni ta'minlasangiz, unda buning uchun odatda maxsus giromotorlar qo'llaniladi. Gyroskopni boshqarish va undan qiziqish haqidagi ma'lumotlarni olib tashlash uchun, odatda moment momentlari va burchak sezgichlari ishlatiladi. Gyroskoplar turli xil navigatsiya tizimlarida (parvoz ufqlari, gyrokomples va shunga o'xshashlar), shuningdek kosmik kemalarni barqarorlashtirish va yo'naltirish uchun boshqa reaktiv bo'lmagan tizimlarda ham zarur komponentlar ko'rinishida qo'llaniladi.

Gyroskoplar vertolyot modellarining o'q atrofida burchak o'rnini bosishini yoki modellarning burchak siljishini barqarorlashtirish uchun mo'ljallangan. Ular asosan modelning parvoz barqarorligini oshirish yoki sun'iy ravishda barqarorlikni yaratish zarur bo'lgan hollarda vertolyot modellarida qo'llaniladi. Gyroskoplar dum rotorini boshqarib, vertikal o'q bo'ylab barqarorlashtirish uchun odatiy sxemadagi vertolyotlarda eng katta qo'llanmani (90% gacha) topdilar. Buning sababi vertolyot modelining vertikal o'qi bo'ylab o'ziga xos barqarorligi yo'qligi. Qoida tariqasida, yuqori tezlikda va uchish masofalari bo'lgan, tor uchish-qo'nish yo'lagi bo'lgan xavfsiz qo'nishni va tushishni ta'minlash uchun turbojet modellarida yo'nalish barqarorlashtiriladi. Maydon vertolyot modellarida manfiy, nol yoki zaif uzunlamasına barqarorlik bilan barqarorlashtiriladi. Rulka hatto o'quv modellarida ham barqarorlashadi.

Turli xil asboblar va asboblarda uzoq va juda boy tarixi bilan ajralib turadigan juda ko'p ixtirolar mavjud. Siz ko'pincha biron bir narsaning nomini eshitishingiz mumkin, lekin u nimaga mo'ljallanganligi haqida tasavvurga ham ega emassiz. Bu aniq savol tug'iladi, gyroskop nima? Buni saralashga arziydi.

Asosiy ta'rif

Gyroskop - navigatsiya moslamasi, unda tez aylanadigan rotor asosiy element sifatida o'rnatiladi va uning aylanish o'qi aylanadi. Gimbalning ikkita ramkasi uch darajali erkinlikni ta'minlaydi. Qurilmada biron bir tashqi ta'sir bo'lmaganda, rotorning o'z o'qi atrofida kosmosda doimiy yo'nalish mavjud. Agar u o'z aylanish o'qini aylantirishga moyil bo'lgan tashqi kuchning bir lahzasi ta'siriga tushib qolsa, u o'z harakatini moment yo'nalishi bo'yicha emas, balki unga perpendikulyar bo'lgan o'q atrofida aylantiradi.





Download 374.6 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling