Электрический гироскоп: Электрический гироскоп купить дешево — низкие цены, бесплатная доставка в интернет-магазине Joom

Содержание

ГИРОСКОП • Большая российская энциклопедия

ГИРОСКО́П (от греч. γῦρος – круг, ок­руж­ность и σϰοπέω – на­блю­дать), уст­рой­ст­во, со­вер­шаю­щее бы­ст­рые цик­ли­че­ские (вра­ща­тель­ные или ко­ле­ба­тель­ные) дви­же­ния и чув­ст­ви­тель­ное вслед­ст­вие это­го к по­во­ро­ту в инер­ци­аль­ном про­стран­ст­ве. Тер­мин «Г.» пред­ло­жен в 1852 Ж. Б. Л. Фу­ко для изо­бре­тён­но­го им при­бо­ра, пред­на­зна­чен­но­го для де­мон­ст­ра­ции вра­ще­ния Зем­ли во­круг сво­ей оси. Дол­гое вре­мя тер­мин «Г.» ис­поль­зо­вал­ся для обо­зна­че­ния бы­ст­ров­ра­щаю­ще­го­ся сим­мет­рич­но­го твёр­до­го те­ла. В совр. тех­ни­ке Г. – осн. эле­мент все­воз­мож­ных ги­ро­ско­пич. уст­ройств или при­бо­ров, ши­ро­ко при­ме­няе­мых для ав­то­ма­тич. управ­ле­ния дви­же­ни­ем са­мо­лё­тов, су­дов, тор­пед, ра­кет, кос­мич. ап­па­ра­тов, мо­биль­ных ро­бо­тов, для це­лей на­ви­га­ции (ука­за­те­ли кур­са, по­во­ро­та, го­ри­зон­та, стран све­та), для из­ме­ре­ния уг­ло­вой ори­ен­та­ции под­виж­ных объ­ек­тов и во мно­гих др. слу­ча­ях (напр., при про­хо­ж­де­нии ство­лов што­лен, строи­тель­ст­ве мет­ро­по­ли­те­нов, при бу­ре­нии сква­жин).

Классический гироскоп

Со­глас­но за­ко­нам нью­то­нов­ской ме­ха­ни­ки ско­рость по­во­ро­та оси бы­ст­ров­ра­щаю­ще­го­ся сим­мет­рич­но­го твёр­до­го те­ла в про­стран­ст­ве об­рат­но про­пор­цио­наль­на его собств. уг­ло­вой ско­ро­сти и, сле­до­ва­тель­но, ось Г. по­во­ра­чи­ва­ет­ся столь мед­лен­но, что на не­ко­то­ром ин­тер­ва­ле вре­ме­ни её мож­но ис­поль­зо­вать в ка­че­ст­ве ука­за­те­ля не­из­мен­но­го на­прав­ле­ния в про­стран­ст­ве.

Рис. 1. Прецессия гироскопа. Угловая скорость прецессии 𝛚 направлена так, что вектор собственного кинетического момента H стремится к совмещению с вектором момента M пары сил {P, P’}, P’=–P, дей…

Рис. 2. Классический гироскоп в кардановом подвесе: 1 – внешнее кольцо; 2 – внутреннее кольцо; 3 – ротор.

Про­стей­шим Г. яв­ля­ет­ся вол­чок, па­ра­док­саль­ность по­ве­де­ния ко­то­ро­го за­клю­ча­ет­ся в его со­про­тив­ле­нии из­ме­не­нию на­прав­ле­ния оси вра­ще­ния. Под воз­дей­ст­ви­ем внеш­ней си­лы ось волч­ка на­чи­на­ет дви­гать­ся в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном век­то­ру си­лы. Имен­но бла­го­да­ря это­му свой­ст­ву вра­щаю­щий­ся вол­чок не па­да­ет, а его ось опи­сы­ва­ет ко­нус во­круг вер­ти­ка­ли. Это дви­же­ние на­зы­ва­ет­ся пре­цес­си­ей Г. Ес­ли к оси бы­ст­ро вра­щаю­ще­го­ся сво­бод­но­го Г. при­ло­жить па­ру сил $\{\boldsymbol P, \boldsymbol P′\}, \boldsymbol P′=– \boldsymbol P$, с мо­мен­том $M=Ph$, где $h$ – пле­чо па­ры сил (рис. 1), то (про­тив ожи­да­ния) Г. нач­нёт до­пол­ни­тель­но по­во­ра­чи­вать­ся не во­круг оси $x$, пер­пен­ди­ку­ляр­ной к плос­ко­сти па­ры сил, а во­круг оси $y$, ле­жа­щей в этой плос­ко­сти и пер­пен­ди­ку­ляр­ной оси $z$ вра­ще­ния Г. Ес­ли в к.-л. мо­мент вре­ме­ни дей­ст­вие па­ры сил пре­кра­тит­ся, то од­но­вре­мен­но пре­кра­тит­ся пре­цес­сия, т. е. пре­цес­си­он­ное дви­же­ние Г. безы­нер­ци­он­но. Что­бы ось Г. мог­ла сво­бод­но по­во­ра­чи­вать­ся в про­стран­ст­ве, Г. обыч­но за­кре­п­ля­ют в коль­цах кар­да­но­во­го под­ве­са (рис. 2), ко­то­рый пред­став­ля­ет со­бой сис­те­му твёр­дых тел (ра­мок, ко­лец), по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нён­ных ме­ж­ду со­бой ци­лин­д­рич. шар­ни­ра­ми. Обыч­но при от­сут­ст­вии тех­но­ло­гич. по­греш­но­стей оси ра­мок кар­да­но­во­го под­ве­са пе­ре­се­ка­ют­ся в од­ной точ­ке – цен­тре под­ве­са. За­кре­п­лён­ное в та­ком под­ве­се сим­мет­рич­ное те­ло вра­ще­ния (ро­тор) име­ет три сте­пе­ни сво­бо­ды и мо­жет со­вер­шать лю­бой по­во­рот во­круг цен­тра под­ве­са. Г., у ко­то­ро­го центр масс сов­па­да­ет с цен­тром под­ве­са, на­зы­ва­ет­ся урав­но­ве­шен­ным, ас­та­ти­че­ским или сво­бод­ным. Изу­че­ние за­ко­нов дви­же­ния клас­сич. Г. – за­да­ча ди­на­ми­ки твёр­до­го те­ла.

Осн. ко­ли­че­ст­вен­ной ха­рак­те­ри­сти­кой ро­то­ра ме­ха­нич. Г. яв­ля­ет­ся его век­тор собств. ки­не­тич. мо­мен­та, на­зы­вае­мо­го так­же мо­мен­том ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния или мо­мен­том им­пуль­са, $$\boldsymbol H=I\boldsymbol{\Omega}, \,\,\,(1)$$где $I$ – мо­мент инер­ции ро­то­ра Г. от­но­си­тель­но оси собств. вра­ще­ния, $\boldsymbol \Omega$ – уг­ло­вая ско­рость собств. вра­ще­ния Г. от­но­си­тель­но оси сим­мет­рии.

Мед­лен­ное дви­же­ние век­то­ра собств. ки­не­тич. мо­мен­та Г. под дей­ст­ви­ем мо­мен­тов внеш­них сил, на­зы­вае­мое пре­цес­си­ей Г., опи­сы­ва­ет­ся урав­не­ни­ем$$\boldsymbol {\omega} × \boldsymbol H=\boldsymbol M,\,\,\,(2)$$где $\boldsymbol \omega$ – век­тор уг­ло­вой ско­ро­сти пре­цес­сии, $\boldsymbol H$ – век­тор собств. ки­не­тич. мо­мен­та Г., $\boldsymbol M$ – ор­то­го­наль­ная к $\boldsymbol H$ со­став­ляю­щая век­то­ра мо­мен­та внеш­них сил, при­ло­жен­ных к ги­ро­ско­пу.

Мо­мент сил, при­ло­жен­ных со сто­ро­ны ро­то­ра к под­шип­ни­кам оси собств. вра­ще­ния ро­то­ра, воз­ни­каю­щий при из­ме­не­нии на­прав­ле­ния оси и оп­ре­де­ляе­мый урав­не­ни­ем$$\boldsymbol {M}_g=–\boldsymbol{M}=\boldsymbol H×\boldsymbol \omega,\,\,\,(3)$$на­зы­ва­ет­ся ги­ро­ско­пич. мо­мен­том.

Кро­ме мед­лен­ных пре­цес­си­он­ных дви­же­ний ось Г. мо­жет со­вер­шать бы­ст­рые ко­ле­ба­ния с ма­лой ам­пли­ту­дой и вы­со­кой час­то­той – т. н. ну­та­ции. Для сво­бод­но­го Г. с ди­на­ми­че­ски сим­мет­рич­ным ро­то­ром в бе­зы­нер­ци­он­ном под­ве­се час­то­та ну­та­ци­он­ных ко­ле­ба­ний оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой $$ν=H/A,$$где $A$ – мо­мент инер­ции ро­то­ра от­но­си­тель­но оси, ор­то­го­наль­ной оси собств. вра­ще­ния и про­хо­дя­щей че­рез центр масс ро­то­ра. При на­ли­чии сил тре­ния ну­та­ци­он­ные ко­ле­ба­ния обыч­но дос­та­точ­но бы­ст­ро за­ту­ха­ют.

По­греш­ность Г. из­ме­ря­ет­ся ско­ро­стью ухо­да его оси от пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния. Со­глас­но урав­не­нию (2) ве­ли­чи­на ухо­да, на­зы­вае­мо­го так­же дрей­фом, про­пор­цио­наль­на мо­мен­ту сил $M$ от­но­си­тель­но цен­тра под­ве­са Г.

:$$ω_{yx}=M/H.\,\,\,(4)$$Уход $ω_{yx}$ обыч­но из­ме­ря­ет­ся в уг­ло­вых гра­ду­сах в час. Из фор­му­лы (4) сле­ду­ет, что сво­бод­ный Г. функ­цио­ни­ру­ет иде­аль­но лишь в том слу­чае, ес­ли внеш­ний мо­мент $M$ ра­вен 0. При этом уг­ло­вая ско­рость пре­цес­сии об­ра­ща­ет­ся в нуль и ось собств. вра­ще­ния бу­дет в точ­но­сти сов­па­дать с не­из­мен­ным на­прав­ле­ни­ем в инер­ци­аль­ном про­стран­ст­ве.

Од­на­ко на прак­ти­ке лю­бые сред­ст­ва, ис­поль­зуе­мые для под­ве­са ро­то­ра Г., яв­ля­ют­ся при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния не­же­ла­тель­ных внеш­них мо­мен­тов не­из­вест­ных ве­ли­чи­ны и на­прав­ле­ния. Форму­ла (4) оп­ре­де­ля­ет пу­ти по­вы­ше­ния точ­но­сти ме­ха­нич. Г.: на­до умень­шить «вред­ный» мо­мент сил $M$ и уве­ли­чить ки­не­тический мо­мент $H$. При вы­бо­ре уг­ло­вой ско­ро­сти Г. не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать од­но из главных ог­ра­ни­че­ний, свя­зан­ных с пре­де­ла­ми проч­но­сти ма­те­риа­ла ро­то­ра из-за воз­ни­каю­щих при вра­ще­нии цен­тро­беж­ных сил. При раз­го­не ро­то­ра вы­ше т. н. до­пус­кае­мой уг­ло­вой ско­ро­сти на­чи­на­ет­ся про­цесс его раз­ру­ше­ния.

Луч­шие совр. Г. име­ют слу­чай­ный уход по­ряд­ка 10

–4–10–5°/ч. Ось Г. с по­греш­но­стью 10–5°/ч со­вер­ша­ет пол­ный обо­рот на 360° за 4 тыс. лет! Точ­ность ба­лан­си­ров­ки Г. с по­греш­но­стью 10–5 °/ч долж­на быть вы­ше од­ной де­ся­ти­ты­сяч­ной до­ли мик­ро­мет­ра (10–10 м), т. е. сме­ще­ние цен­тра масс ро­то­ра из цен­тра под­ве­са не долж­но пре­вы­шать ве­ли­чи­ну по­ряд­ка диа­мет­ра ато­ма во­до­ро­да.

Гироскопические устройства

мож­но раз­де­лить на си­ло­вые и из­ме­ри­тель­ные. Си­ло­вые уст­рой­ст­ва слу­жат для соз­да­ния мо­мен­тов сил, при­ло­жен­ных к ос­но­ва­нию, на ко­то­ром ус­та­нов­лен ги­ро­ско­пич. при­бор; из­ме­ри­тель­ные пред­на­зна­че­ны для оп­ре­де­ле­ния па­ра­мет­ров дви­же­ния ос­но­ва­ния (из­ме­ряе­мы­ми па­ра­мет­ра­ми мо­гут быть уг­лы по­во­ро­та ос­но­ва­ния, про­ек­ции век­то­ра уг­ло­вой ско­ро­сти и т.

 п.).

Рис. 3. Авиационный гироуказатель курса с воздушным приводом: 1 – основание; 2 – зубчатое колесо синхронизатора; 3 – ручка арретира; 4 – арретир; 5 – шкала азимута; 6 &nd…

Впер­вые урав­но­ве­шен­ный Г. на­шёл прак­тич. при­ме­не­ние в 1898 в при­бо­ре для ста­би­ли­за­ции кур­са тор­пе­ды, изо­бре­тён­ном австр. ин­же­не­ром Л. Об­ри. Ана­ло­гич­ные при­бо­ры в разл. ва­ри­ан­тах ис­пол­не­ния на­ча­ли ис­поль­зо­вать в 1920-х гг. на са­мо­лё­тах для ука­за­ния кур­са (Г. на­прав­ле­ния, ги­ро­по­лу­ком­па­сы), а позд­нее для управ­ле­ния дви­же­ни­ем ра­кет. На рис. 3 по­ка­зан при­мер при­ме­не­ния ги­ро­ско­па с тре­мя сте­пе­ня­ми сво­бо­ды в ави­ац. ука­за­те­ле кур­са (ги­ро­по­лу­ком­па­се). Вра­ще­ние ро­то­ра в ша­ри­ко­под­шип­ни­ках соз­да­ёт­ся и под­дер­жи­ва­ет­ся стру­ёй сжа­то­го воз­ду­ха, на­прав­лен­ной на риф­лё­ную по­верх­ность обо­да. По шка­ле ази­му­та, при­кре­п­лён­ной к на­руж­ной рам­ке, мож­но, ус­та­но­вив ось собств. вра­ще­ния ро­то­ра па­рал­лель­но плос­ко­сти ос­но­ва­ния при­бо­ра, вве­сти тре­буе­мое зна­че­ние ази­му­та. Тре­ние в под­шип­ни­ках не­зна­чи­тель­но, по­это­му ось вра­ще­ния ро­то­ра со­хра­ня­ет за­дан­ное по­ло­же­ние в про­стран­ст­ве. Поль­зу­ясь стрел­кой, скре­п­лён­ной с ос­но­ва­ни­ем, по шка­ле ази­му­та мож­но кон­тро­ли­ро­вать по­во­рот са­мо­лё­та.

Ги­ро­го­ри­зонт, или ис­кусств. го­ри­зонт, по­зво­ляю­щий пи­ло­ту под­дер­жи­вать свой са­мо­лёт в го­ри­зон­таль­ном по­ло­же­нии, ко­гда ес­теств. го­ри­зонт не ви­ден, ос­но­ван на ис­поль­зо­ва­нии Г. с вер­ти­каль­ной осью вра­ще­ния, со­хра­няю­щей своё на­прав­ле­ние при на­кло­нах са­мо­лё­та. В ав­то­пи­ло­тах при­ме­ня­ют­ся два Г. с го­ри­зон­таль­ной и вер­ти­каль­ной ося­ми вра­ще­ния; пер­вый слу­жит для со­хра­не­ния кур­са са­мо­лё­та и управ­ля­ет вер­ти­каль­ны­ми ру­ля­ми, вто­рой – для со­хра­не­ния го­ри­зон­таль­но­го по­ло­же­ния са­мо­лё­та и управ­ля­ет го­ри­зон­таль­ны­ми ру­ля­ми.

С по­мо­щью Г. соз­да­ны ав­то­ном­ные инер­ци­аль­ные на­ви­га­ци­он­ные сис­те­мы (ИНС), пред­на­зна­чен­ные для оп­ре­де­ле­ния ко­ор­ди­нат, ско­ро­сти и ори­ен­та­ции под­виж­но­го объ­ек­та (ко­раб­ля, са­мо­лёта, кос­мич. ап­па­ра­та и т. п.) без ис­поль­зо­ва­ния к.-л. внеш­ней ин­фор­ма­ции. В со­став ИНС кро­ме Г. вхо­дят ак­се­ле­ро­мет­ры, пред­на­зна­чен­ные для из­ме­ре­ния ус­ко­ре­ния (пе­ре­груз­ки) объ­ек­та, а так­же ком­пь­ю­тер, ин­тег­ри­рую­щий по вре­ме­ни вы­ход­ные сиг­на­лы ак­се­ле­ро­мет­ров и вы­даю­щий на­ви­га­ци­он­ную ин­фор­ма­цию с учё­том по­ка­за­ния Г. К нач. 21 в. соз­да­ны на­столь­ко точ­ные ИНС, что даль­ней­ше­го по­вы­ше­ния точ­но­стей для ре­ше­ния мн. за­дач уже не тре­бу­ет­ся.

Раз­ви­тие ги­ро­ско­пич. тех­ни­ки по­след­них де­ся­ти­ле­тий со­сре­до­то­чи­лось на по­ис­ке не­тра­диц. об­лас­тей при­ме­не­ния ги­ро­ско­пич. при­бо­ров – раз­вед­ка по­лез­ных ис­ко­пае­мых, пред­ска­за­ние зем­ле­тря­се­ний, сверх­точ­ное из­ме­ре­ние ко­ор­ди­нат ж.-д. пу­тей и неф­те­про­во­дов, мед. тех­ни­ка и мн. дру­гое.

Неклассические виды гироскопов

Вы­со­кие тре­бо­ва­ния к точ­но­сти и экс­плу­та­ци­он­ным ха­рак­те­ри­сти­кам ги­ро­ско­пич. при­бо­ров при­ве­ли не толь­ко к даль­ней­шим усо­вер­шен­ст­во­ва­ни­ям клас­сич. Г. с вра­щаю­щим­ся ро­то­ром, но и к по­ис­кам прин­ци­пи­аль­но но­вых идей, по­зво­ляю­щих ре­шить про­бле­му соз­да­ния чув­ст­вит. дат­чи­ков для ин­ди­ка­ции и из­ме­ре­ния уг­ло­вых дви­же­ний объ­ек­та в про­стран­ст­ве. Это­му спо­соб­ст­во­ва­ли ус­пе­хи кван­то­вой элек­тро­ни­ки, ядер­ной фи­зи­ки и др. об­лас­тей точ­ных на­ук.

В ги­ро­ско­пе с воз­душ­ной опо­рой ша­ри­ко­вые под­шип­ни­ки, ис­поль­зуе­мые в тра­диц. кар­да­но­вом под­ве­се, за­ме­не­ны «га­зо­вой по­душ­кой» (га­зо­ди­на­мич. опо­рой). Это пол­но­стью уст­ра­ни­ло из­нос ма­те­риа­ла опор во вре­мя ра­бо­ты и по­зво­ли­ло поч­ти не­ог­ра­ни­чен­но уве­ли­чить вре­мя служ­бы при­бо­ра. К не­дос­тат­кам га­зо­вых опор от­но­сят­ся до­воль­но боль­шие по­те­ри энер­гии и воз­мож­ность вне­зап­но­го от­ка­за при слу­чай­ном кон­так­те ро­то­ра с по­верх­но­стью опо­ры.

По­плав­ко­вый ги­ро­скоп пред­став­ля­ет со­бой ро­тор­ный Г., в ко­то­ром для раз­груз­ки под­шип­ни­ков под­ве­са все под­виж­ные эле­мен­ты взве­ши­ва­ют­ся в жид­ко­сти с боль­шой плот­но­стью так, что­бы вес ро­то­ра вме­сте с ко­жу­хом урав­но­ве­ши­вал­ся гид­ро­ста­тич. си­ла­ми. Бла­го­да­ря это­му на мно­го по­ряд­ков сни­жа­ет­ся су­хое тре­ние в осях под­ве­са и уве­ли­чи­ва­ет­ся удар­ная и виб­рац. стой­кость при­бо­ра. Гер­ме­тич­ный ко­жух, вы­пол­няю­щий роль внутр. рам­ки кар­да­но­во­го под­ве­са, на­зы­ва­ет­ся по­плав­ком. Ро­тор Г. внут­ри по­плав­ка вра­ща­ет­ся на возд. по­душ­ке в аэ­ро­ди­на­мич. под­шип­ни­ках со ско­ро­стью по­ряд­ка 30–60 тыс. обо­ро­тов в ми­ну­ту. Для по­вы­ше­ния точ­но­сти при­бо­ра не­об­хо­ди­мо ис­поль­зо­ва­ние сис­те­мы тер­мо­ста­би­ли­за­ции. По­плав­ко­вый Г. с боль­шим вяз­ким тре­ни­ем жид­ко­сти на­зы­ва­ет­ся так­же ин­тег­ри­рую­щим ги­ро­ско­пом.

Рис. 4. Динамически настраиваемый гироскоп с внутренним кардановым подвесом: 1 – ротор; 2 – внутреннее кольцо; 3 и 4 – торсионы; 5 – электродвигатель.

Ди­на­ми­че­ски на­страи­вае­мый ги­ро­скоп (ДНГ) при­над­ле­жит к клас­су Г. с уп­ру­гим под­ве­сом ро­то­ра, в ко­то­рых сво­бо­да уг­ло­вых дви­же­ний оси собств. вра­ще­ния обес­пе­чи­ва­ет­ся за счёт уп­ру­гой по­дат­ли­во­сти кон­ст­рук­тив­ных эле­мен­тов (напр., тор­сио­нов). В ДНГ, в от­ли­чие от клас­сич. Г., ис­поль­зу­ет­ся т. н. внутр. кар­да­нов под­вес (рис. 4), об­ра­зо­ван­ный внутр. коль­цом 2, ко­то­рое из­нут­ри кре­пит­ся тор­сио­на­ми 4 к ва­лу элек­тро­дви­га­те­ля 5, а сна­ру­жи – тор­сио­на­ми 3 к ро­то­ру 1. Мо­мент тре­ния в под­ве­се про­яв­ля­ет­ся толь­ко в ре­зуль­та­те внутр. тре­ния в ма­те­риа­ле уп­ру­гих тор­сио­нов. В ДНГ за счёт под­бо­ра мо­мен­тов инер­ции ра­мок под­ве­са и уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния ро­то­ра осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ком­пен­са­ция уп­ру­гих мо­мен­тов под­ве­са, при­ло­жен­ных к ро­то­ру. К дос­то­ин­ст­вам ДНГ от­но­сят­ся их ми­ниа­тюр­ность, от­сут­ст­вие под­шип­ни­ков со спе­ци­фич. мо­мен­та­ми тре­ния, при­сут­ст­вую­щи­ми в клас­сич. кар­да­но­вом под­ве­се, вы­со­кая ста­биль­ность по­ка­за­ний, от­но­си­тель­но не­вы­со­кая стои­мость.

Коль­це­вой ла­зер­ный ги­ро­скоп (КЛГ), на­зы­вае­мый так­же кван­то­вым ги­ро­ско­пом, соз­дан на ос­но­ве ла­зе­ра с коль­це­вым ре­зо­на­то­ром, в ко­то­ром по замк­ну­то­му оп­тич. кон­ту­ру од­но­вре­мен­но рас­про­стра­ня­ют­ся встреч­ные элек­тро­маг­нит­ные вол­ны. К дос­то­ин­ст­вам КЛГ от­но­сят­ся от­сут­ст­вие вра­щаю­ще­го­ся ро­то­ра, под­шип­ни­ков, под­вер­жен­ных дей­ст­вию сил тре­ния, вы­со­кая точ­ность.

Во­ло­кон­но-оп­ти­че­ский ги­ро­скоп (ВОГ) пред­став­ля­ет со­бой во­ло­кон­но-оп­ти­че­ский ин­тер­фе­ро­метр, в ко­то­ром рас­про­стра­ня­ют­ся встреч­ные элек­тро­маг­нит­ные вол­ны. ВОГ яв­ля­ет­ся ана­ло­го­вым пре­об­ра­зо­ва­те­лем уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния ос­но­ва­ния, на ко­то­ром он ус­та­нов­лен, в вы­ход­ной элек­трич. сиг­нал.

Вол­но­вой твер­до­тель­ный ги­ро­скоп (ВТГ) ос­но­ван на ис­поль­зо­ва­нии инерт­ных свойств уп­ру­гих волн в твёр­дом те­ле. Уп­ру­гая вол­на мо­жет рас­про­стра­нять­ся в сплош­ной сре­де, не из­ме­няя сво­ей кон­фи­гу­ра­ции. Ес­ли воз­бу­дить стоя­чие вол­ны уп­ру­гих ко­ле­ба­ний в осе­сим­мет­рич­ном ре­зо­на­то­ре, то вра­ще­ние ос­но­ва­ния, на ко­то­ром ус­та­нов­лен ре­зо­на­тор, вы­зы­ва­ет по­во­рот стоя­чей вол­ны на мень­ший, но из­вест­ный угол. Со­от­вет­ст­вую­щее дви­же­ние вол­ны как це­ло­го на­зы­ва­ет­ся пре­цес­си­ей. Ско­рость пре­цес­сии стоя­чей вол­ны про­пор­цио­наль­на про­ек­ции уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния ос­но­ва­ния на ось сим­мет­рии ре­зо­на­то­ра. К дос­то­ин­ст­вам ВТГ от­но­сят­ся: вы­со­кое от­но­ше­ние точ­ность/це­на; спо­соб­ность пе­ре­но­сить боль­шие пе­ре­груз­ки, ком­пакт­ность и не­боль­шая мас­са, низ­кая энер­го­ём­кость, ма­лое вре­мя го­тов­но­сти, сла­бая за­ви­си­мость от темп-ры ок­ру­жаю­щей сре­ды.

Виб­ра­ци­он­ный ги­ро­скоп (ВГ) ос­но­ван на свой­ст­ве ка­мер­то­на со­хра­нять плос­кость ко­ле­ба­ний сво­их но­жек. В нож­ке ко­леб­лю­ще­го­ся ка­мер­то­на, ус­та­нов­лен­но­го на плат­фор­ме, вра­щаю­щей­ся во­круг оси сим­мет­рии ка­мер­то­на, воз­ни­ка­ет пе­рио­дич. мо­мент сил, час­то­та ко­то­ро­го рав­на час­то­те ко­ле­ба­ния но­жек, а ам­пли­ту­да про­пор­цио­наль­на уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния плат­фор­мы. По­это­му, из­ме­ряя ам­пли­ту­ду уг­ла за­крут­ки нож­ки ка­мер­то­на, мож­но су­дить об уг­ло­вой ско­ро­сти плат­фор­мы. К не­дос­тат­кам ВГ от­но­сит­ся не­ста­биль­ность по­ка­за­ний из-за слож­но­стей вы­со­ко­точ­но­го из­ме­ре­ния ам­пли­ту­ды ко­ле­ба­ний но­жек, а так­же то, что они не ра­бо­та­ют в ус­ло­ви­ях виб­ра­ции, ко­то­рая прак­ти­че­ски все­гда со­про­во­ж­да­ет мес­та ус­та­нов­ки при­бо­ров на дви­жу­щих­ся объ­ек­тах. Идея ка­мер­тон­но­го Г. сти­му­ли­ро­ва­ла це­лое на­прав­ле­ние по­ис­ков но­вых ти­пов Г., ис­поль­зую­щих пье­зо­элек­трич. эф­фект ли­бо виб­ра­цию жид­ко­стей или га­зов в спе­ци­аль­но изо­гну­тых труб­ках и т. п.

Мик­ро­ме­ха­ни­че­ский ги­ро­скоп (ММГ) от­но­сит­ся к Г. низ­ких точ­но­стей (ни­же 10–1°/ч). Эта об­ласть тра­ди­ци­он­но счи­та­лась ма­ло­пер­спек­тив­ной для за­дач управ­ле­ния дви­жу­щи­ми­ся объ­ек­та­ми и на­ви­га­ции. Но в кон. 20 в. раз­ра­бот­ка ММГ ста­ла од­ним из наи­бо­лее ин­тен­сив­но раз­ра­ба­ты­вае­мых на­прав­ле­ний ги­ро­ско­пич. тех­ни­ки, тес­но свя­зан­ным с совр. крем­ние­вы­ми тех­но­ло­гия­ми. ММГ пред­став­ля­ет со­бой свое­об­раз­ный элек­трон­ный чип с квар­це­вой под­лож­кой пло­ща­дью в неск. квад­рат­ных мил­ли­мет­ров, на ко­то­рую ме­то­дом фо­то­ли­то­гра­фии на­но­сит­ся пло­ский виб­ра­тор ти­па ка­мер­то­на. Точ­ность совр. ММГ не­ве­ли­ка и дос­ти­га­ет 101–102°/ч, од­на­ко ре­шаю­щее зна­че­ние име­ет ис­клю­чи­тель­но низ­кая стои­мость мик­ро­ме­ха­нич. чув­ст­вит. эле­мен­тов. Бла­го­да­ря ис­поль­зо­ва­нию хо­ро­шо от­ра­бо­тан­ных совр. тех­но­ло­гий мас­со­во­го про­из­вод­ст­ва мик­ро­элек­тро­ни­ки от­кры­ва­ет­ся воз­мож­ность при­ме­не­ния ММГ в со­вер­шен­но но­вых об­лас­тях: ав­то­мо­би­ли и би­нок­ли, те­ле­ско­пы и ви­део­ка­ме­ры, мы­ши и джой­сти­ки пер­со­наль­ных ком­пь­ю­те­ров, мо­биль­ные ро­бо­то­тех­нич. уст­рой­ст­ва и да­же дет­ские иг­руш­ки.

Не­кон­такт­ный ги­ро­скоп от­но­сит­ся к ги­ро­ско­пич. уст­рой­ст­вам сверх­вы­со­ких точ­но­стей (10–6–5· 10–4 H /ч). Раз­ра­бот­ка Г. с не­кон­такт­ны­ми под­ве­са­ми на­ча­лась в сер. 20 в. В не­кон­такт­ных под­ве­сах реа­ли­зу­ет­ся со­стоя­ние ле­ви­та­ции, т. е. со­стоя­ние, при ко­то­ром ро­тор Г. «па­рит» в си­ло­вом по­ле под­ве­са без к.-л. ме­ха­нич. кон­так­та с ок­ру­жаю­щи­ми те­ла­ми. Сре­ди не­кон­такт­ных Г. вы­де­ля­ют Г. с элек­тро­ста­тич., маг­нит­ным и крио­ген­ным под­ве­са­ми ро­то­ра. В элек­тро­ста­тич. Г. про­во­дя­щий бе­рил­лие­вый сфе­рич. ро­тор под­ве­шен в ва­куу­ми­ро­ван­ной по­лос­ти в ре­гу­ли­руе­мом элек­трич. по­ле, соз­да­вае­мом сис­те­мой элек­тро­дов. В крио­ген­ном Г. сверх­про­во­дя­щий нио­бие­вый сфе­рич. ро­тор под­ве­шен в маг­нит­ном по­ле; ра­бо­чий объ­ём Г. ох­ла­ж­да­ет­ся до сверх­низ­ких темп-р, так, что­бы ро­тор пе­ре­шёл в сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние. Г. с маг­ни­то­ре­зо­нанс­ным под­ве­сом ро­то­ра яв­ля­ет­ся ана­ло­гом Г. с элек­тро­ста­тич. под­ве­сом ро­то­ра, в ко­то­ром элек­трич. по­ле за­ме­не­но маг­нит­ным, а бе­рил­лие­вый ро­тор – фер­ри­то­вым. Совр. Г. с не­кон­такт­ны­ми под­ве­са­ми – это слож­ней­шие при­бо­ры, ко­то­рые во­бра­ли в се­бя но­вей­шие дос­ти­же­ния тех­ни­ки.

Кро­ме пе­ре­чис­лен­ных вы­ше ти­пов Г. про­во­ди­лись и про­во­дят­ся ра­бо­ты над эк­зо­тич. ти­па­ми Г., та­ки­ми, как ион­ный Г., ядер­ный ги­ро­скоп и др.

Математические задачи в теории гироскопа

Ма­те­ма­тич. ос­но­вы тео­рии Г. за­ло­же­ны Л. Эй­ле­ром в 1765 в его ра­бо­те «Theoria motus corporum solidorum sue rigidorum». Дви­же­ние клас­си­че­ско­го Г. опи­сы­ва­ет­ся сис­те­мой диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний 6-го по­ряд­ка, ре­ше­ние ко­то­рой ста­ло од­ной из са­мых зна­ме­ни­тых ма­те­ма­тич. за­дач. Эта за­да­ча от­но­сит­ся к раз­де­лу тео­рии вра­ща­тель­но­го дви­же­ния твёр­до­го те­ла и яв­ля­ет­ся обоб­ще­ни­ем за­дач, ре­шае­мых до кон­ца про­сты­ми сред­ст­ва­ми клас­сич. ана­ли­за. Од­на­ко при этом она на­столь­ко труд­на, что ещё да­ле­ка от за­вер­ше­ния, не­смот­ря на ре­зуль­та­ты, по­лу­чен­ные круп­ней­ши­ми ма­те­ма­ти­ка­ми 18–20 вв. Совр. ги­ро­ско­пич. при­бо­ры по­тре­бо­ва­ли ре­ше­ния но­вых ма­те­ма­тич. за­дач. Дви­же­ние не­кон­такт­ных Г. с вы­со­кой точ­но­стью под­чи­ня­ет­ся за­ко­нам ме­ха­ни­ки, по­это­му, ре­шая урав­не­ния дви­же­ния Г. с по­мо­щью ком­пь­ю­те­ра, мож­но точ­но пред­ска­зы­вать по­ло­же­ние оси Г. в про­стран­ст­ве. Бла­го­да­ря это­му раз­ра­бот­чи­кам не­кон­такт­ных Г. не при­хо­дит­ся ба­лан­си­ро­вать ро­тор с точ­но­стью 10–10 м, ко­то­рую не­воз­мож­но дос­тичь при совр. уров­не тех­но­ло­гии. Дос­та­точ­но точ­но из­ме­рять по­греш­но­сти из­го­тов­ле­ния ро­то­ра дан­но­го Г. и вво­дить со­от­вет­ст­вую­щие по­прав­ки в про­грам­мы об­ра­бот­ки сиг­на­лов Г. По­лу­чаю­щие­ся с учё­том этих по­пра­вок урав­не­ния дви­же­ния Г. ока­зы­ва­ют­ся очень слож­ны­ми, и для их ре­ше­ния при­хо­дит­ся при­ме­нять весь­ма мощ­ные ком­пью­те­ры, ис­поль­зую­щие ал­го­рит­мы, ос­но­ван­ные на по­след­них дос­ти­же­ни­ях ма­те­ма­ти­ки. Раз­ра­бот­ка про­грамм рас­чё­та дви­же­ния Г. с не­кон­такт­ны­ми под­ве­са­ми по­зво­ля­ет су­ще­ст­вен­но по­вы­сить точ­ность Г., а сле­до­ва­тель­но, и точ­ность оп­ре­де­ле­ния ме­сто­по­ло­же­ния объ­ек­та, на ко­то­ром ус­та­нов­ле­ны эти ги­ро­ско­пы.

В мотоциклах Harley-Davidson появится гироскоп — Wylsacom

Компания Harley-Davidson запатентовала гироскоп. Собственно, в этом нет ничего нового: гироскопы часто используют в современных мотоциклах. Главное отличие патента «Харли» в том, что его можно без каких-либо проблем использовать и на старых мотоциклах, которые уже есть у клиентов компании.

Зачем он нужен?

Цель проста: помочь байкерам справиться с тяжёлой махиной на скоростях до 5 км/ч.

Мотоциклы Harley-Davidson умеют причинять боль. И в случае, если он упадёт, главная боль байкера будет в том, чтобы поднять его. Переломанные от веса кости — это ничто в сравнении с теми мучениями, которые испытывает байкер, поднимая на колёса махину весом в 350 кг. Примерно столько весят туринговые мотоциклы, которыми в первую очередь известна Harley-Davidson. Вот, например, Road Glide 2020 модельного года. Его снаряжённая масса составляет минимум 387 кг:

Конечно, это один из самых тяжёлых «Харлеев». Например, наш друг Коля из Big Geek владеет двумя «Харлеями»: Road Glide и Fat Bob. Последний, по словам Коли, ощущается просто пушинкой в сравнении с первым. Пфф, всего-то 320 кг весит!

Кстати, я спросил у Коли мнение об этом патенте, и он, сидя на своём «Харлее», записал мне видеосообщение со словами, что это прям очень круто. Он считает, что гироскоп выглядит логичным шагом на пути увеличения безопасности райдера. И это на фоне, например, недавно реализованной системы RDRS — системы, обеспечивающей нужное сцепление с дорогой во время ускорения, снижения скорости и торможения.

Как работает?

Компьютер гироскопа считывает показания систем мотоцикла и определяет, когда тот начинает опасно крениться. В этот момент в дело вступает маховик, находящийся в карданном подвесе. Вращаясь со скоростью от 10 до 20 тысяч оборотов в минуту, он компенсирует наклон. Это позволяет удержать байк в нормальном положении на низких скоростях.

Когда мотоцикл набирает нормальную для балансировки скорость, маховик спокойно наклоняется в корпусе гироскопа по оси крена и оси тангажа. То есть он никак не будет мешать езде. Разве что дополнительный вес у мотоцикла всё-таки будет.

Согласно патенту, система гироскопа может размещаться в тур-паках турингов:

Но Cycle World сообщает, что гироскоп может быть без проблем модернизирован под любую модель Harley-Davidson. Интересно, для крутого электрического LiveWire тоже?

Первый электрический «Харлей» можно будет купить уже в 2019 году

Но пока это лишь патент Harley-Davidson, и не факт, что компания его реализует. Однако это очень крутая вещь для мотоциклистов. И гироскоп вполне мог стать популярным не только среди новичков и старичков, которым тяжело удерживать мотоцикл, но и опытных байкеров.

Навигационное волокно

12.11.2019

Навигационное волокно

Газета «Мегабайт», октябрь 2019

Образ моряка у романтиков неразрывно связан с подзорной трубой, картой и компасом. Конечно, на практике их давно вытеснили точные навигационные приборы. Зачем нужны оптические гироскопы, как разрабатывают волокно, и какие устройства используют для обнаружения нефти, узнала корреспондент «Мегабайт» Юлия СИМОНОВА, побывав в Центре волоконной оптики концерна «ЦНИИ «Электроприбор».

Гироскопы

Наша экскурсия начинается в лаборатории, где специалисты Центра разрабатывают и изготавливают волоконно-оптические гироскопы. Это датчики, которые используют в системах, позволяющих определить точное положение корабля. Гироскопы реагируют на изменение углового положения тела в пространстве. Существуют гироскопы различных типов. В навигационных системах чаще других используются механические и оптические. В волоконно-оптических гироскопах луч света проходит через катушку оптоволокна, отсюда и название прибора. Их преимущества заключаются в высокой надежности и  большом сроке службы, технологичности и меньшей стоимости изготовления по сравнению, например, с электростатическими гироскопами.

В Центре волоконной оптики, где мы сейчас находимся, реализуется полный цикл создания таких гироскопов — от производства специального волокна до испытания прибора.

Специалисты лаборатории и производят приборы, и ищут пути их модернизации, и внедряют новые технологии. «Разработки идут в  нескольких направлениях, — рассказывает Евгений Кузьменко, выпускник ИТМО, а  теперь сотрудник лаборатории. Он показывает для сравнения предыдущую модель гироскопа и  ту, которой занимается сейчас, меньшую по размерам. — Перед нами стоит задача уменьшить габариты, сохранив точность. Далее будем увеличивать точность для меньших габаритов».


Производство оптического волокна

Мы направляемся в зону, где обеспечивается высокая степень очистки воздуха. Чистые помещения делятся на различные классы. Чтобы попасть в некоторые из них, нам потребовалось бы сменить всю одежду, включая нижнее белье. Здесь же нам достаточно надеть халат, шапочки и бахилы.

Сначала концерн закупал волокно для гироскопов, но так как точность прибора напрямую зависит от качества материала, то решили производить его самостоятельно.

Производство оптического волокна включает две основные стадии. Первая — изготовление преформы (стержень из кварцевого стекла) — происходит в филиале концерна в Гатчине.

      

«Берем трубку из чистого синтетического кварца, ставим на станок, нагреваем водородной горелкой, и на внутренней стенке трубки формируется слой заданного химического состава. В результате многократного повторения этих действий получаем стержень с нужной сердцевиной,  — поясняет Александр Унтилов, руководитель Центра волоконной оптики.  — Вторая стадия реализуется в  лаборатории на центральной площадке. Стержень ставится на подающее устройство башни, где разогревается до 2 100 градусов, после чего размягчившееся стекло преформы перетягивается в тонкое волокно».

Скорость вытяжки может достигать 200 метров в минуту. Сразу за печью я вижу еще один прибор — это измеритель диаметра. Он автоматически ослабляет или подтягивает материал, чтобы выдержать диаметр волокна с  погрешностью в 1 микрон. На волокно наносится несколько защитных покрытий, в итоге в конце процесса диаметр по покрытию составляет 250 микрон.

На выходе волокно, по внешнему виду напоминающее леску, наматывается на катушку. Александр Алексеевич показывает нам маленький фокус: сначала демонстрирует прочность волокна и его гибкость, после чего, скрутив кольцо, легко рвет стеклянную нить. Объясняется это явление просто — при скручивании превышается критический диаметр волокна.

Новые разработки

 Экскурсия заканчивается в просторном помещении лаборатории. Александр Алексеевич обращает наше внимание на станок квадрупольной намотки оптического волокна, разработанный сотрудниками Университета ИТМО. На этом станке наматываются контуры для всех гироскопов лаборатории. Чуть дальше стоит массивный прибор для проверки прочности волокна: оно перематывается с одной катушки на другую со скоростью 3 километра в минуту.

     

Часть разработок лаборатории связана с сейсморазведкой и гидроакустикой. Для определения мест, где потенциально могут находиться полезные ископаемые, есть два метода. В первом задействован гравиметр — прибор, измеряющий изменение силы тяжести. Дело в том, что ускорение свободного падения будет немного меняться в зависимости от того, что находится в земной коре. Второй метод основан на анализе эха звукового импульса, отраженного структурой под морским дном. Для этого способа используются сейсмические косы — устройства, которые преобразуют механические колебания в электрический сигнал. Они применяются не только при поиске нефти, но и при строительстве гражданских сооружений, например мостов, когда важно определить качество грунта. Сейчас сейсмическая коса, разработанная совместно концерном «ЦНИИ «Электроприбор» и Университетом ИТМО, готовится к  испытаниям, которые пройдут в Кольском заливе.

В заключение я спрашиваю о  роли студентов и выпускников ИТМО в работе Центра волоконной оптики. «В Университете ИТМО у нас несколько дружественных направлений, в том числе факультет лазерной фотоники и оптоэлектроники, — поясняет Александр Алексеевич. — Студенты приходят к нам еще во время обучения и со временем вырастают в хороших специалистов, знающих свое дело. Также мы тесно сотрудничаем с этим факультетом в наших совместных разработках».

Текст, фото: «Мегабайт»


Как построить двойной вращающийся электрический гироскоп

Главная >> Cómo hacer >> Как построить двойной поворотный электрический гироскоп

Здесь у нас есть еще одна работа от Хорхе Реболледо, поэтому он вас точно не разочарует. Ранее он прислал нам конструкции механического гироскопа и электрического гироскопа. На этот раз мы удивлены с изготовлением и сборкой поворотного двойного электрического гироскопа, прокомментированного тем же


На этот раз я отправляю свой поворотный двойной электрический гироскоп, который был изготовлен из перерабатываемого материала из поврежденный компакт-диски с части поврежденного двигателя жесткого диска.

Чтобы построить гироскоп с двумя двигателями, используйте пластиковую смолу.
чтобы сделать кольца и моторы были заклеены эпоксидной смолой, чтобы дать
твердость. вал стал проводником электричества, вытесняя
полюса двигателя с двумя тонкими выводами, приваренными к валу
отдельно и для того, чтобы электрический ток достигал их, было сделано
контакт с двумя листами, размещенными на пластиковой основе.

Этот маленький гаджет отлично работает, и изображение 360
градусов я просто сказал, чтобы дать захватывающий вид, чтобы не сказать
что он идеален, но работает хорошо, могу вас заверить.

El двигатель жесткого диска (уточняющий) никаким кабелем не связан, только
Я сделал его проводником электричества, и он служит только положительным полюсом,
Он служит только для вращения, так как имеет великолепную опору в своей
интерьер, это делает устройство очень устойчивым
вращающийся.

Этот аппарат вращается с большой скоростью всего при 4.5 вольт, и производит
большое давление на вращающийся вал, благодаря которому он свободно вращается,
стабилизация шага, как правило, в одном и том же месте, что означает
что найти «север»

Я думаю, что переработка уже хорошо известна, вот этот пример. ждать
что это полезно для чего-то и что если есть кто-то, кто может это улучшить,
присутствует, так как мне было бы очень интересно что-то улучшить.

5.9. Гироскоп. Гироскопический эффект — Лекции по физике

Гироскопом (или волчком) называют массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии (рис.5.5).


Момент количества движения гироскопа совпадает с его осью вращения. Для того, чтобы изменитьнаправление в пространстве оси гироскопа, т.е. направление вектора необходимо в соответствие основным уравнением динамики вращательного движения подействовать на него моментом внешних сил . Пусть это пара сил создающая вращающий момент относительно оси , лежащей в плоскости чертежа перпендикулярно оси ОО (вращение вокруг ). При этом наблюдается следующее явление, получившее название гироскопического эффекта: под действием пары сил, которые, казалось бы, должны были вызвать поворот оси гироскопа ОО вокруг оси , ось гироскопа поворачивается вокруг прямой перпендикулярно к этим осям (т.е. к ОО и ). «Противоестественное» на первый взгляд поведение гироскопа оказывается, как легко видеть, полностью соответствует законам динамики вращательного движения, т.е. в конечном счете, законам Ньютона. Рассмотрим поведение гироскопа под действием момента силы действующего вдоль оси . За время момент количества движения гироскопа получит приращение , которое имеет такое же направление, как и . Момент количества движения гироскопа спустя время будет равен результирующей , лежащей в плоскости чертежа. Направление вектора совпадает с новым направлением оси вращения гироскопа. Таким образом, ось гироскопа повернется вокруг оси (перпендикулярной плоскости чертежа), причем так, что угол между векторами и уменьшится: Если действовать на гироскоп длительное время постоянным по направлению моментом внешних сил, то ось гироскопа устанавливается в конце концов так, что ось и направление собственного вращения совпадают с осью и направлением вращения под действием внешних сил (вектор , совпадает по направлению с вектором ).

Обзор умных часов Apple Watch Series 5

Еще одна, наряду с очередными iPhone, традиционная осенняя новинка Apple — умные часы, теперь уже пятой серии. Год назад мы писали про Apple Watch Series 4, что это самое значительное обновление модели. Нет ничего удивительного, что в поколении 2019 года таких радикальных изменений не оказалось. Тем не менее, продукт этот интересный и заслуживающий пристального внимания.

Общие сведения о новых часах мы изложили в материале по итогам презентации. Поэтому не будем повторяться и познакомимся с продуктом очно.

Но для наглядности — вот характеристики Apple Watch Series 5 в сравнении с предыдущим поколением.

  Apple Watch Series 5 Apple Watch Series 4
Экран прямоугольный, плоский, AMOLED, 1,57″, 324×394 (325 ppi) / 1,78″, 368×448 (326 ppi) прямоугольный, плоский, AMOLED, 1,57″, 324×394 (325 ppi) / 1,78″, 368×448 (326 ppi)
Материал нержавеющая сталь, титан, керамика (все — недоступны в России), переработанный алюминий нержавеющая сталь (недоступно в России), алюминий
Датчики барометрический высотомер, акселерометр нового поколения, гироскоп нового поколения, электрический датчик сердечной активности, оптический датчик сердечного ритма, датчик внешней освещенности, компас барометрический высотомер, акселерометр нового поколения, гироскоп нового поколения, электрический датчик сердечной активности, оптический датчик сердечного ритма, датчик внешней освещенности
SoC (CPU) Apple S5, 2 ядра Apple S4, 2 ядра
Связь Wi-Fi, Bluetooth 5. 0, GPS, Galileo, QZSS, LTE через eSIM (опционально, недоступно в России) Wi-Fi, Bluetooth 5.0, GPS, Galileo, QZSS, LTE через eSIM (опционально, недоступно в России)
Камера нет
Микрофон, динамик есть
Защита 5 атм (погружение на глубину до 50 метров)
Операционная система watchOS 6.0 watchOS 5.0 (доступно обновление до watchOS 6.0)
Емкость встроенного накопителя 32 ГБ 16 ГБ
Габариты (мм) 40×34×10,7 / 44×38×10,7 40×34×10,7 / 44×38×10,7
Масса (г) 40 / 48 30 / 37
Розничные предложения (40 мм)
Розничные предложения (44 мм)

Итак, видно, что экран по характеристикам остался таким же, как и раньше, ничуть не изменились и габариты. Но в остальном изменений хватает, пусть они и не бросаются в глаза (и не факт, что они будут ощутимы для всех пользователей).

Комплектация

Упаковка Apple Watch Series 5 ничем не отличается у таковой у модели прошлого поколения. Опять мы видим ремешок в отдельном боксе, тогда как в основной коробке хранятся сами часы, зарядное устройство и листовки.

В принципе, как мы и писали год назад, это удачное дизайнерское решение. И действительно, зачем отказываться от хорошего?

Показательно, что размеры новой упаковки (всех ее составляющих) совпадают с прошлогодними в точности.

Новые ремешки

Как и в прежние годы, одновременно с новыми часами Apple расширила выбор ремешков. Правда, никаких действительно новых вариантов (в плане материалов и принципа крепления на руке) здесь нет. Но есть новые цвета. В первую очередь, отметим трехцветный спортивный браслет: внутренняя его поверхность имеет один цвет, внешняя — другой, и по краям браслета окантовка — третьего цвета. В официальном интернет-магазине (в том числе в России) доступны разные цветовые комбинации, мы для тестирования выбрали серый — и не разочаровались.

Ремешок идеально сочетается со одеждой Smart Casual, с любыми оттенками серого, с джинсами, да и вообще легче найти, с чем он сочетается, чем наоборот.

Новые цвета появились и во всех остальных сериях. Например, кожаный ремешок теперь доступен в натуральном кожаном цвете, что должно очень хорошо выглядеть в более классическом «луке».

И, кстати, отметим существенно снизившиеся цены на все кожаные варианты, включая Hermes. Это, конечно, плюс. А минус в том, что впервые, пожалуй, Apple не представила никаких принципиально новых типов ремешков.

Дизайн

Дизайн самих часов ничуть не изменился по сравнению с Series 4. Если, конечно, не считать появления корпуса из алюминия золотого цвета. Мы же тестировали более классический вариант из алюминия серебристого цвета.

Увы, в России недоступны новые типы корпуса — титановый и керамический. И по-прежнему нет у нас варианта из нержавеющей стали. Объясняется это тем, что во всех перечисленных модификациях присутствует eSIM, а они на российский рынок не поставляются. Приходится довольствоваться тем, что есть.

Кстати, слово «переработанный» в отношении алюминия в данном случае значит, что на изготовление часов пошел исключительно тот металл, который остался после создания корпусов iPhone. Таким образом, это самая экологичная модель умных часов Apple (здесь Грета Тунберг смахивает слезу счастья ;)).

Отметим, что модель стала чуть тяжелее (видимо, из-за интеграции новых датчиков и большего объема флэш-памяти), но на габаритах это ничуть не сказалось. Да и вообще отличить Series 5 от Series 4 даже при ближайшем рассмотрении невозможно.

Экран

Как уже было сказано, часы доступны с двумя размерами дисплея: 40 мм и 44 мм — так же, как в прошлом году. Осталось неизменным и их разрешение: 324×394 и 368×448 соответственно. У нас были часы с диагональю экрана 44 мм.

Лицевая поверхность экрана выполнена в виде устойчивой к появлению царапин стеклянной пластины с зеркально-гладкой изогнутой к краям поверхностью. На внешней поверхности экрана есть специальное олеофобное (жироотталкивающее) покрытие, (эффективное, лучше, чем у Google Nexus 7 (2013)), поэтому следы от пальцев удаляются существенно легче, а появляются с меньшей скоростью, чем в случае обычного стекла. Судя по отражению объектов, антибликовые свойства экрана чуть лучше, чем у экрана Google Nexus 7 2013. Для наглядности приведем фотографию, на которой в выключенных экранах отражается белая поверхность:

Экран у Apple Watch Series 4 темнее (яркость по фотографиям 106 против 112 у Nexus 7). Двоение отражения отсутствует, это свидетельствует о том, что между слоями экрана нет воздушного промежутка. При выводе белого поля во весь экран максимальное зарегистрированное нами значение яркости составило 666 кд/м² (с яркой подсветкой в экран), минимальное — 15 кд/м² (первая ступень регулировки, полная темнота).

Здесь стоит оговориться: Apple обещает яркость до 1000 кд/м², но проверить это невозможно, потому что при измерении яркости частично перекрывается датчик освещенности и яркость автоматически снижается, а отключить этот параметр невозможно. Так что подтвердить обещанные производителем цифры мы не смогли, но оснований не доверять Apple у нас нет.

Как уже было сказано, автоматическая регулировка яркости по датчику освещенности работает всегда. Пользователь может только вносить коррективы в работу этой функции, выбирая один из трех уровней. На любом уровне яркости есть модуляция с частотой 60 Гц, но амплитуда ее небольшая, поэтому мерцания не видно. Графики зависимости яркости (вертикальная ось) от времени (горизонтальная ось) иллюстрируют изложенное выше (четыре уровня яркости):

В этом экране используется матрица AMOLED — активная матрица на органических светодиодах. Полноцветное изображение создается с помощью субпикселей трех цветов — красного (R), зеленого (G) и синего (B) в равном количестве, что подтверждается фрагментом микрофотографии:

Для сравнения можно ознакомиться с галереей микрофотографий экранов, используемых в мобильной технике.

Спектры типичны для OLED — области первичных цветов хорошо разделены и имеют вид относительно узких пиков:

Однако есть и перекрестное подмешивание компонент (программным способом), поэтому охват не чрезмерно широкий, а скорректирован до границ sRGB:

Соответственно и типичные изображения (с охватом sRGB) на экране часов Apple Watch имеют естественную насыщенность.

К сожалению, цветовые профили не поддерживаются (или не передаются при копировании изображений на часы), поэтому даже изображения с широким цветовым охватом все равно отображаются как sRGB. Цветовая температура белого и серого поля равна примерно 7200 К, а отклонение от спектра абсолютно черного тела (ΔE) — 5,4-6,9 единиц. Цветовой баланс хороший. Черный цвет — просто черный под любыми углами. Он настолько черный, что параметр контрастности в данном случае неприменим. При перпендикулярном взгляде равномерность белого поля отличная. Экран характеризуется великолепными углами обзора с гораздо меньшим падением яркости при взгляде на экран под углом в сравнении с ЖК-экранами, однако под большими углами белый немного уходит в синеву. В целом, качество экрана Apple Watch очень высокое.

watchOS 6 и новые возможности

Часы поставляются с предустановленной операционной системой watchOS 6.0. И она предлагает довольно много заметных новшеств — как по части новых предустановленных приложений и циферблатов, так и в плане самого принципа взаимодействия часов и смартфона.

Речь идет, конечно, о долгожданной возможности устанавливать приложения напрямую в часы, без посредничества смартфона. Да-да, в Apple Watch теперь есть свой App Store, а в нем — довольно широкий выбор »независимых» приложений. Искать их можно с помощью диктовки (хотя, конечно, это все равно далеко не столь удобно, как на iPhone), а для покупки достаточно нажать «загрузить», «обновить» или кнопку с ценой (платные приложения тоже представлены).

На практике, правда, пользы от этого пока не очень много — большинство приложений вы все равно используете и на часах, и на смартфоне. Но сам факт такой возможности — работать с приложениями напрямую через часы — радует и сулит много перспектив, прежде всего для разработчиков. Например, им теперь не обязательно разрабатывать смартфонного компаньона, а это значит, что не надо будет тратить дополнительные ресурсы на это, и можно сосредоточиться только на приложении для часов.

Помимо App Store на часах появились и другие предустановленные приложения, которых раньше не было. Это «Калькулятор», «Отслеживание цикла». «Шум» и «Компас». Последнее — только на Apple Watch Series 5, поскольку для работы ему необходим датчик, появившийся только в новейшем поколении часов. Показательно, что компас не только определяет стороны света и точные координаты, но также показывает уклон поверхности и высоту над землей.

«Отслеживание цикла» и «Шум» тоже заслуживают внимания, хотя они уже не являются эксклюзивами Series 5. «Отслеживание цикла», как несложно догадаться, позволяет женщинам или их партнерам в наглядной форме получать информацию о приближении месячных и овуляции, а также собирать прочую информацию, необходимую для посещения гинеколога, ведения беременности и контроля за половой жизнью.

Конечно, существует множество аналогичных приложений для всех мобильных платформ и наверняка для Apple Watch тоже. Но одно дело — сторонние решения, которые надо искать, устанавливать, и другое — уже предустановленный вариант. Который к тому же не требует отдельного приложения на iPhone, а настраивается и синхронизирует все данные через «Здоровье».

К слову, там доступно множество настроек — и помимо очевидных функций есть, например, такие вещи, как уведомление о благоприятных днях для зачатия. Если пара хочет ребенка, такое уведомление позволит не пропустить оптимальный момент, а если, напротив, девушка опасается незапланированной беременности, часы напомнят о необходимости максимальной осторожности в эти дни (мы, разумеется, не призываем полностью полагаться на «календарный метод», но — тем не менее).

Вообще, надо заметить, появляется все больше и больше примеров использования умных часов, которые не выглядят искусственными и наглядно показывают, зачем вообще эта штука нужна при наличии смартфона. «Отслеживание цикла» — как раз из этой серии: функционально то же самое возможно и на смартфоне, но на часах легче поставить на бегу отметку о начале месячных, удобнее получать уведомления и удобнее смотреть главную информацию — календарь с окрашенными в разный цвет днями (чем краснее, тем ближе к месячным). Другой пример — Яндекс.Карты. Здесь фишка, прежде всего, в Яндекс.Транспорте, интегрированном в то же приложение.

Пользователи Яндекс.Транспорта на смартфоне знают, что для получения информации о ближайшем автобусе на соседней остановке надо сначала нажать на стрелочку, чтобы приложение нашло наше местоположение, затем выбрать нужную остановку, и только тогда мы увидим время прибытия автобусов/троллейбусов/трамваев. Часы же позволяют просто запустить Яндекс.Карты — и нам сразу будут показаны карточки с двумя ближайшими остановками, в которых указаны два ближайших транспорта. То есть требуется всего одно нажатие, и на бегу это гораздо легче сделать.

Третий пример — новое приложение «Шум». Используя микрофон часов, оно слушает окружающий звук и оценивает его с точки зрения потенциального вреда для слуха. На скриншотах ниже — результат в московском метро во время езды. Как видно, шум находится в районе 80 дБ, что часы оценивают как границу между допустимым и повышенным уровнем громкости.

Понятно, что смартфон, который располагается в сумке или в кармане, менее надежен в подобных измерениях, а часы — как раз оптимальный инструмент. И, конечно, весьма любопытно узнать, сколько децибел «атакуют» наши уши в повседневности. С другой стороны, практическая польза все-таки довольно условна. Ну, знаем мы, что в метро громковато. А что делать? Любопытства ради можно измерить громкость на рок-концерте или дискотеке. Но мы туда вроде бы за тем и пришли? Пожалуй, единственный смысл (если брать простые бытовые ситуации) может быть при ремонте, когда постепенно притупляется ощущение громкости, и мы забываем вовремя сделать паузу.

И последняя возможность, которую мы отметим и которая тоже связана с микрофоном в часах — распознавание музыкальных треков, интегрированное в Siri на Apple Watch. Если хотите узнать, что за песня звучит в общественном месте, просто скажите «Привет, Siri! Что это за песня?» — и через несколько секунд получите ответ. Нажав на одну кнопку, можно тут же добавить ее в медиатеку.

Разумеется, как и в прошлых версиях watchOS, здесь появился ряд новых циферблатов, в том числе модульных, то есть позволяющих тонко настраивать как внешний вид, так и выводимую информацию.

На скришотах выше — наиболее эффектные из них. Кстати, в режиме AlwaysOn, когда мы не трогаем экран часов, фон у них становится черным, но информация по-прежнему демонстрируется. А как этот режим влияет на автономную работу? Об этом — в следующем разделе статьи.

Автономная работа

Самым интересным моментом в отношении новых часов была продолжительность автономной работы: с включенным режимом AlwaysOn и с отключенным. Сразу скажем: чуда не произошло. Но обещаниям, данным на презентации, часы вполне соответствуют. Apple гарантировала целый день работы в режиме AlwaysOn — и пожалуйста, часы действительно живут день, ночь и еще чуть-чуть. Проще говоря, если вы их заряжали ночью, утром сняли с зарядки, проходили весь день, потом легли спать и не поставили заряжаться, то следующим утром увидите около 10% заряда.

Понятно, что фактически это означает необходимость заряжать их каждую ночь (если, конечно, у вас нет возможности подзарядить их в течение дня). На наш взгляд, для умных часов это мало. И даже по меркам Apple, у которой еще третье поколение часов работало три дня без подзарядки. Да, начиная с четвертого поколения экран стал больше, появились дополнительные датчики, и, видимо, это дало такой эффект: теперь норма — два дня. Ну а появление режима AlwaysOn сократило этот срок еще вдвое.

К счастью, его можно отключить, и тогда часы проработают те же двое суток, что Apple Watch Series 4. Мы проверили и убедились. Впрочем, а почему бы им работать меньше или больше, если размер корпуса и, следовательно, объем аккумулятора такой же, экран и его разрешение — тоже, и даже SoC, видимо, особо не изменилась… Что лучше — один день с невыключающимся экраном или два дня без него — решать вам.

Выводы

Apple всегда чередовала инновационные обновления и, скажем так, косметические. У Apple Watch Series 2 впервые появилась полноценная влагозащита, а Series 3 ничем таким революционным не отличились; в Series 4 стал больше экран — причем и у более компактной, и у более крупной модели; Series 5 сохраняет тот же корпус и предлагает в основном программные нововведения. Разве что появление компаса можно счесть аппаратным усовершенствованием. Но главное новшество касается именно ПО: это режим всегда включенного экрана (AlwaysOn).

Проблема в том, что сколь бы изобретательны ни были инженеры и программисты Apple, физику не обманешь: в этом режиме часы все равно работают вдвое меньше, чем без него. И далеко не так просто решить, стоит оно того или нет. В остальном — новые материалы корпуса (но до России они не доехали и не факт что доедут), ряд программных улучшений, большинство из которых относятся к watchOS 6 и, следовательно, будут доступны и на прежних поколениях Apple Watch (наконец-то можно устанавливать приложения напрямую с часов, минуя смартфон), ну и новые ремешки — опять же совместимые и с моделями прошлых лет. И вместе с тем, по совокупности характеристик это по-прежнему лучшие умные часы на рынке. А революцию можно подождать еще год.

Гироскутер Hublex Gyropod: умная начинка от STMicroelectronics

19 марта 2018

Основной микроконтроллер STM32F4, два микроконтроллера STM32F0 для контроля управления и аккумуляторов, акселерометр/гироскоп LSM6DSL – все от STMicroelectronics. Аккумуляторы, элегантная ходовая часть, щепотка периферии – тщательно перемешать, и гироскутер Hublex Gyropod – ваш!

Hublex Gyropod – самобалансирующийся профессиональный электрический скутер (гироскутер), построенный на базе компонентов STMicroelectronics, что позволило повысить его надежность и эффективность. Он служит отличным примером того, как технологии ST выводят подобные транспортные средства на качественно новый уровень (рисунок 1). Гироскутер, разработанный французской компанией Hublex, создан для персонала, работа которого связана со значительными перемещениями, например, в аэропортах, на складах, в торговых центрах и так далее. Такой гироскутер должен быть безопасным, надежным, легким и простым в применении независимо от веса и габаритов пользователя и его опыта управления подобными транспортными средствами. Гироскутер имеет ширину 40 см (1,3 фута) и может развивать скорость до 12 км/ч при весе всего 12 кг (26,5 фунтов) – и это несмотря на массивную рулевую тягу, которая помогает пользователю сохранять равновесие и лучше контролировать движение.

Рис. 1. Гироскутер Hublex Gyropod

По данным Infiniti Research, рынок самобалансирующихся скутеров к 2020 году должен приблизиться к одному миллиарду долларов. Этот вид транспорта становится все более популярным, а появление гироскутеров, напоминающих ховерборды, делает их более привлекательными для молодежи. Еще большее влияние распространение электрических скутеров оказывает на компании, которые стремятся улучшить условия и производительность труда. Однако проблема заключается в том, что разработка таких устройств чрезвычайно сложна, а просчеты при проектировании могут привести к низкой надежности изделий или к возникновению уязвимостей в программном обеспечении. Именно поэтому компания Hublex для решения этих проблем выбрала компоненты ST.

Оптимизация «сердца» самобалансирующегося скутера

Чтобы отвечать требованиям безопасности и эффективности, предъявляемым к самобалансирующимся скутерам, компания Hublex использовала в качестве основного микроконтроллера системы МК STM32L476RG. Широкий диапазон питающих напряжений (1,71…3,6 В) позволяет ему работать со всеми типами батарей, а значит, он может использоваться в разных системах. Кроме того, ток потребления для него составляет всего 120 нА в режиме ожидания (Standby mode) и 30 нА в выключенном состоянии (Shutdown mode). Это приводит к значительной экономии энергии при простоях: ведь большую часть времени скутер просто ждет пользователя. Кроме того, в активном режиме среднее потребление тока для STM32L4 составляет всего 39 мкА/МГц, что позволяет ему достигать отметки 220 пунктов в ULPMark и делает его одним из самых эффективных микроконтроллеров в своей категории. Большей эффективностью обладает только недавно появившееся семейство STM32L4+.

Еще одним существенным преимуществом платформы STM32L4 является поддержка CAN-интерфейса, совместимого со спецификациями «2.0A» и «B» и обеспечивающего скорость передачи данных до 1 Мбит/с. Эта особенность крайне важна для гироскутера, так как позволяет различным компонентам, таким, например, как STM32F0, применяемым в других частях устройства, взаимодействовать друг с другом без участия центрального процессора. Кроме того, CAN упрощает проектирование, так как требует минимум проводов для связи между датчиками и блоком управления. В конечном счете данный интерфейс предлагает быстрый и эффективный способ управления основными функциями, что объясняет, почему стандарт CAN находится в каждом автомобиле, а теперь и в самобалансирующихся скутерах.

Малое потребление дает новые возможности

Как мы уже говорили выше, компания Hublex применяет STM32F0, а если быть точным — два микроконтроллера STM32F042C6. Первый – для контроля рулевого управления, а второй – для работы с аккумуляторами. Одно из основных преимуществ этих компонентов заключается в их способности предлагать конкретные функции, такие как интерфейс CAN, обеспечивая при этом отличное соотношение цены и производительности. Благодаря использованию Cortex-M0 система проста в программировании и обеспечивает достаточную вычислительную мощность для выполнения конкретных задач.

Например, компания Hublex реализовала с помощью STM32F0 собственный алгоритм измерения заряда, чтобы лучше контролировать время работы аккумулятора и учитывать особенности эксплуатации каждым конкретным пользователем. В конце концов, аккумулятор гироскутера не должен разрядиться в середине поездки. Поэтому необходимо заранее сообщать пользователям, чтобы они могли произвести зарядку в удобное для них время.

За рамками аппаратного обеспечения

Рис. 2. Акселерометр и гироскоп LSM6DSL от ST

Компания Hublex также решила использовать комбинированный акселерометр и гироскоп LSM6DSL производства ST (рисунок 2). Важность точного контроля за движением в самобалансирующемся скутере очевидна, однако не всегда очевидна сложность обеспечения устойчивости при воздействии окружающей среды и шумов от батареи. В то время как конкурирующие аналоги могут потерпеть неудачу, LSM6DSL в подобной ситуации показывает отличные результаты благодаря устойчивости к помехам и наличию малошумящего режима, который обеспечивает повышенную точность. Это гарантирует более плавную езду и более точную настройку. Все это оказывается возможным несмотря на то, что датчик потребляет всего 0,4 мА в нормальном режиме и 0,65 мА в высокопроизводительном. Как следствие, в схеме могут использоваться более компактные и более доступные компоненты электропитания.

Гироскутер использует библиотеку ST MotionFX от ST, которая одновременно обрабатывает показатели от разных датчиков с помощью специальных алгоритмов, что повышает точность и производительность конечного изделия. Тот факт, что эта библиотека и многие подобные ей, являются открытыми, бесплатными, хорошо документированными, с множеством примеров с открытым исходным кодом, гарантирует, что любая компания-разработчик, как в случае с Hublex, способна начать работу в кратчайшие сроки. При этом, зная, что можно спокойно полагаться на решения от ST, команда разработчиков тратит больше времени на оптимизацию прочих частей своего продукта. Гироскутер воплощает главное преимущество линейки компонентов ST – ее способность объединить различные части устройства в одно целое для скорейшего продвижения продукции на рынке.

•••

Наши информационные каналы

Сверхточный гироскоп с электростартером

Гироскоп Super Precision с самого начала был спроектирован и изготовлен с высочайшей точностью, изготовлен из твердой латуни с легкой алюминиевой рамой. Тщательно подобранные миниатюрные шарикоподшипники из нержавеющей стали позволяют ему работать плавно и почти бесшумно в течение удивительно долгого времени. Гироскоп поставляется с рядом насадок, позволяющих выполнять различные конфигурации для научных, образовательных или просто завораживающих экспериментов.

Гироскоп поставляется с 2 удлинительными стержнями из нержавеющей стали длиной 50 мм, 2 шариковыми наконечниками, 1 наконечником с прорезями. Стержни при свинчивании будут выдвигаться на 100 мм, их можно вкручивать в других положениях для проведения различных экспериментов. На гироскопе 7 мест, в которые можно вкручивать насадки.

Модульная конструкция позволяет проводить множество трюков и экспериментов, включая демонстрацию гироскопической прецессии и нутации. Дополнительный комплект подвесов значительно расширяет спектр экспериментов, превращаясь в идеальный обучающий инструмент.По многочисленным просьбам мы также создали надстройку для набора скорости, которая позволяет пилотам понять, как работает гироскоп.

Комплект Gimbal Kit представляет собой модульный набор из двадцати четырех компонентов, которые дополняют и расширяют количество экспериментов, которые могут быть выполнены. Они совместимы с компонентами, поставляемыми с гироскопом, и могут использоваться вместе. Одной из основных особенностей гироскопа является наличие двухосевых подвесов, но можно проводить и многие другие эксперименты. Подвесы позволяют легко продемонстрировать силы прецессии и нутации.

  • Производство с очень высокой точностью
  • Британский дизайн
  • Требуется сверхточный гироскоп
  • Набор Включает:
  • 1 центральная втулка
  • 3 ножки (могут использоваться в качестве удлинительных стержней)
  • 3 ножки (соединяются с концами) ножек)
  • 3 резиновых уплотнительных кольца (подходят для ножек)
  • 3 винта с шестигранной головкой для крепления ножек к ножкам
  • 1 пластиковая шайба для верхней части ступицы
  • 1 палец (подходит для ступицы и горизонтального рычага)
  • 1 винт с шестигранной головкой для крепления штифта к горизонтальному рычагу
  • 2 вертикальных рычага карданного подвеса
  • 2 винта с накатанной головкой
  • 1 центральная балка
  • 1 противовес
  • 1 установочный винт для противовеса
  • 1 шт. ключ

Гироскопический компас на кораблях: конструкция, работа и использование

Гироскопический компас — это разновидность гироскопа, широко используемая на судах, использующих электрический привод, быстро вращающееся колесо гироскопа и силу трения. s среди других факторов, использующих основные физические законы, влияние гравитации и вращения Земли для определения истинного севера.

Строительство

Гироскопический компас стал незаменимым инструментом почти на всех торговых или военно-морских судах из-за его способности определять направление истинного севера, а не магнитного севера. В его состав входят следующие подразделения:

  • Master Compass : обнаруживает и поддерживает истинное северное положение с помощью гироскопа.
  • Повторитель компаса : получение и индикация истинного направления, передаваемого электрически от главного компаса.
  • Регистратор курса : ведет непрерывную запись маневров на движущейся полосе бумаги.
  • Панель управления : Управляет электрической работой системы и определяет рабочее состояние с помощью подходящего счетчика.
  • Регулятор напряжения : Поддерживает постоянное питание судна мотор-генератором.
  • Блок сигнализации : Указывает на отказ судового снабжения.
  • Панель усилителя : Управляет системой слежения.
  • Мотор-генератор : Преобразует судовой источник постоянного тока в переменный и подает питание на оборудование компаса.
Гирокомпасы

связаны с компасами-репитерами через одну систему передачи. Присоединенный к нему быстро вращающийся ротор весит от 1,25 до 55 фунтов. Он приводится в движение другим электродвигателем, совершающим тысячи оборотов в минуту. Однако наиболее важной частью системы гироскопа является вращающееся колесо, известное как гироскоп.

Рабочий

Внешние магнитные поля, отклоняющие нормальный компас, не могут повлиять на гироскопический компас. Когда корабль меняет курс, независимо управляемая структура, называемая «Фантомом», движется вместе с ним, но винтовая система продолжает указывать на север. Это отсутствие выравнивания позволяет ему посылать сигнал на приводной двигатель, который снова перемещает фантомную ступеньку вместе с роторной системой по пути, где фантом мог пересечь лишь долю градуса или несколько градусов окружности компаса.Как только они выровнены, фантом посылает электрические импульсы компасам ретранслятора для каждого градуса, который он проходит.

Гироскоп в гирокомпасе установлен таким образом, чтобы он мог свободно перемещаться вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, и управляется таким образом, чтобы его ось вращения находилась параллельно истинному меридиану под влиянием вращения и силы тяжести Земли.

Приложения системы гирокомпаса основаны на двух основных характеристиках, а именно:

  • Гироскопическая инерция : тенденция любого вращающегося тела поддерживать свою плоскость вращения.
  • Прецессия : свойство, которое заставляет гироскоп перемещаться при наложении пары. Но вместо того, чтобы двигаться в направлении пары, он движется под прямым углом к ​​оси приложенной пары, а также к прялке.

Эти два свойства и использование двух естественных сил Земли, вращения и гравитации, заставляют гирокомпас искать истинный север. После установки на истинный меридиан ротор будет оставаться там на неопределенное время до тех пор, пока электроснабжение корабля остается постоянным, неизменным и не подверженным влиянию внешних сил.

Использование и ошибки Гирокомпасы

преимущественно используются на большинстве кораблей для определения истинного севера, поворота, определения местоположения и записи курса. Но из-за курса, скорости и широты корабля могли появиться некоторые ошибки парения. Было обнаружено, что на северных курсах гирокомпас на север немного отклоняется к западу от истинного меридиана, тогда как на южных курсах он отклоняется на восток.

Современные корабли используют систему GPS или другие навигационные средства для передачи данных в гирокомпас для исправления ошибки.Ортогональная триада волоконно-оптической конструкции, а также кольцевые лазерные гироскопы, которые применяют принципы разности оптических путей для определения скорости вращения, вместо зависимости от механических частей, могут помочь устранить дефекты и обнаружить истинный север.

Вы также можете прочитать: Автоматическая идентификационная система (AIS) и важность системы отслеживания судов

Артикул: navis, буксирно-аварийно-спасательный, hnsa

Теги: Навигационные устройства

Обычные гироскопические приборы (часть первая)

Вакуумные гироскопы ориентации

Указатель ориентации или искусственный горизонт — один из самых важных инструментов полета.Он дает пилоту информацию по тангажу и крену, что особенно важно при полете без внешних визуальных ориентиров. Ориентировочный указатель работает с гироскопом, вращающимся в горизонтальной плоскости. Таким образом, он имитирует реальный горизонт благодаря своей жесткости в пространстве. По мере того как летательный аппарат наклоняется и кренится относительно реального горизонта, гироскопические стабилизаторы позволяют летательному аппарату и корпусу прибора наклоняться и катиться вокруг ротора гироскопа, который остается параллельным земле. На корпусе прибора закреплено горизонтальное изображение самолета в миниатюре.Раскрашенная полусфера, имитирующая горизонт, небо и землю, прикреплена к подвесам гироскопа. Небо и земля встречаются на так называемой полосе горизонта. Отношения между полосой горизонта и миниатюрным самолетом такие же, как у самолета и фактического горизонта. Градуированные шкалы относятся к градусам тангажа и крена. Часто ручка регулировки позволяет пилотам разного роста размещать планку горизонта на соответствующем уровне. [Рисунок 10-100] Рисунок 10-100. Типичный индикатор ориентации с вакуумным приводом, показанный для самолета в горизонтальном полете (слева) и при повороте вправо с набором высоты (справа).

В типичной системе гироскопа с вакуумным приводом воздух всасывается через фильтр, а затем через индикатор ориентации таким образом, чтобы вращать ротор гироскопа внутри. В прибор встроен монтажный механизм, помогающий поддерживать вращение ротора гироскопа в заданной плоскости. Прецессия, вызванная трением подшипников, делает это необходимым. После того, как воздух входит в зацепление с зубчатым приводом на роторе, он проходит от прибора к вакуумному насосу через четыре порта. Все эти порты выпускают одинаковое количество воздуха, когда гироскоп вращается в плоскости.Когда гироскоп выходит из плоскости, воздух имеет тенденцию выходить с одной стороны больше, чем с другой. Лопатки закрываются, чтобы предотвратить это, заставляя больше воздуха выходить с противоположной стороны. Сила от этого неравномерного выпуска воздуха восстанавливает ротор гироскопа. [Рисунок 10-101] Рисунок 10-101. Монтажный механизм вакуумного указателя ориентации. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Ранние индикаторы ориентации с вакуумным приводом были ограничены в том, как далеко самолет мог продвигаться по тангажу или крену до того, как стабилизаторы гироскопа касались упоров, что приводило к резкой прецессии и кувырку гироскопа.Многие из этих гироскопов включают в себя клетку. Он используется для установки ротора в нормальное рабочее положение перед полетом или после опрокидывания. Флаг указывает на то, что гироскоп должен быть извлечен из каркаса перед использованием. Более современные гироскопические приборы созданы таким образом, чтобы они не падали независимо от углового движения самолета вокруг его осей.

Помимо потенциального загрязнения, создаваемого системой пневмопривода, существуют другие недостатки в работе индикаторов ориентации с вакуумным приводом. Некоторые вызваны механизмом эрекции. Маятниковые лопатки, которые движутся для направления потока воздуха из гироскопа, реагируют не только на силы, вызванные отклонением от заданной плоскости вращения, но и центробежная сила, возникающая во время поворотов, также заставляет лопасти асимметрично направлять вакуумный воздух гироскопа. Результат — неточное отображение положения самолета, особенно при заносах и крутых поворотах. Кроме того, резкое ускорение и замедление накладывает силы на ротор гироскопа. Подвешенный в карданном подвесе, он действует как акселерометр, что приводит к ложной индикации поднятия или опускания носа.Пилоты должны научиться распознавать эти ошибки и соответствующим образом приспосабливаться.

Электрические индикаторы ориентации

Электрические индикаторы ориентации очень похожи на вакуумные гироскопические индикаторы. Главное отличие в приводном механизме. Внутри кардана электрического гироскопа небольшой электродвигатель с короткозамкнутым ротором является ротором. Обычно он приводится в действие 115-вольтным, 400-тактным переменным током. Получается примерно при 21000 об / мин.

Другие характеристики гироскопа с вакуумным приводом аналогичны электрическому гироскопу.Ротор по-прежнему ориентирован в горизонтальной плоскости. Свободные подвесы гироскопа позволяют летательному аппарату и корпусу прибора вращаться вокруг ротора гироскопа, который остается жестким в пространстве. Миниатюрный самолет, прикрепленный к футляру для приборов, показывает его положение относительно движущейся полосы горизонта позади него.

Электрические указатели ориентации устраняют некоторые недостатки вакуумных указателей ориентации. Поскольку воздух не проходит через электрический указатель положения, воздушные фильтры, регуляторы, водопроводные линии и вакуумный насос (-ы) не нужны.Загрязнение из-за загрязнения воздуха не является проблемой, что увеличивает срок службы подшипников и снижает их прецессию. Отверстия для монтажного механизма не используются, поэтому исключаются поворотные лопатки, реагирующие на центробежные силы.

По-прежнему возможно, что гироскоп может испытывать прецессию и его необходимо установить. Это делается с помощью магнитов, а не вентиляционных отверстий. Магнит, прикрепленный к верхней части вала гироскопа, вращается примерно со скоростью 21000 об / мин. Вокруг этого магнита, но не прикрепленного к нему, находится рукав, который вращается под действием магнитного притяжения со скоростью примерно от 44 до 48 об / мин.Стальные шарики могут свободно перемещаться по втулке. Если сила тяжести не совпадает с осью гироскопа, шары падают в нижнюю сторону. Результирующая прецессия выравнивает ось вращения по вертикали.

Обычно гироскопы с электрическим индикатором положения могут быть зафиксированы вручную с помощью рычажного и кулачкового механизма для обеспечения быстрого монтажа. Когда инструмент не получает достаточной мощности для нормальной работы, в правом верхнем углу на лицевой стороне инструмента появляется флаг выключения. [Рисунок 10-102] Рисунок 10-102.Механизмы установки и крепления электрического указателя положения. [щелкните изображение, чтобы увеличить]

Летный механик рекомендует

гироскопических систем и инструментов

Большинство самолетов имеют несколько приборов, которые традиционно приводится в движение механическими гироскопами. Эти инструменты помогают в полете и навигации самолет. Эти инструменты — индикатор отношения (также известный как Вертикальный гироскоп), направленный гироскоп и индикатор поворота и крена. Самолет также обычно есть компас и, в некоторых случаях, клапан потока (также известный как Магнитометр), к которому подключен или подчинен направленный гироскоп для отмены длительный дрейф.Если в самолете нет электронного клапана потока, то Направленный гироскоп или DG необходимо вручную сбросить на показания компаса. при прямом и горизонтальном полете (когда компас точен) на периодической основание. В большинстве легких самолетов координатор разворота (TC) электрически ведомый. Обычно индикатор направления (HI) и индикатор отношения (AI) с вакуумным приводом.

Три гироскопа, индикатор ориентации, направленный Гироскоп и индикатор поворота и крена управляются гироскопом.Что значит «управляемый гироскопом»? Гироскоп — это вращающееся колесо (масса), подчиняющееся законам физики. Спиннинг колесо раскручивается либо электрически (электрические гироскопы), либо воздушным потоком (вакуум гироскопы) до высоких скоростей вращения и большого углового момента. Вращающееся колесо механически изолирован от корпуса прибора через серию карданы. Благодаря сохранению углового момента вращающееся колесо будет попытайтесь сохранить его ориентацию с помощью карданов при перемещении внешнего кожуха.В Внешний кожух, конечно же, соединен с планером. Подвесы двигаются количество, которое самолет перевернул, наклонился или изменил курс, а в некоторых случаях напрямую подключайтесь к дисплею. На дисплее отображается индикация отношение самолета. В случае с дистанционным гироскопом, а также со многими электрическими гироскопов, стабилизаторы обеспечивают аналоговый электрический выход, пропорциональный изменение ориентации самолета.

гироскопический принципы

Любой вращающийся объект обладает гироскопическими характеристиками.В Центральный механизм гироскопа — колесо, похожее на колесо велосипеда. Это внешний ободок имеет большую массу. Он вращается с высокой скоростью при очень низком трении. подшипники. Когда он вращается нормально, он сопротивляется изменению направления.

Гироскоп обладает двумя преобладающими характеристиками:

  1. Жесткость в пространстве

  2. Прецессия

жесткость в космос

Гироскоп сопротивляется повороту.Когда он «подвешен» (бесплатно двигаться в заданном направлении), так что он может свободно перемещаться в 1, 2 или 3 размеры, любая поверхность, такая как циферблат прибора, прикрепленная к узлу гироскопа останется жестким в пространстве, даже если корпус гироскопа получается . Индикатор отношения (AI) и заголовок Показатель (HI) используйте это свойство жесткость в пространстве для их работа. HI реагирует только на изменение заголовка . AI реагирует как на изменение шага , , так и на крен.

прецессия

Прецессия — это отклонение прялки на 90 плоскость вращения, когда на обод действует отклоняющая сила. Если сила приложил верх обода (плоскость вращения), прецессия (поворот) будет быть 90 в горизонтальной плоскости слева.Координатор поворота (TC) использует это свойство прецессии. Например, при рулении по земле поворот Координатор будет двигаться, с маленьким самолетиком в приборе, показывающим крен, хотя самолет ровный. Крен малой авиации презентация указывает только на то, что самолет поворачивается.

пылесос система

Индикатор отношения (AI) и Индикатор курса (HI) в легких самолетах обычно приводится в движение вакуумом. система.Основные компоненты показаны ниже. Не показаны вспомогательные такие устройства, как клапаны, фильтры и т. д. Насос обеспечивает вакуум для AI и HI. через систему вакуумных линий. Вакуумметр прикреплен к линиям, которые показывает пилоту, что создается соответствующий вакуум.

гироскопические источники питания

Подача воздуха или электричества для работы гироскопических приборов при освещении. самолет. Если указатель поворота и указатель ориентации имеют пневматический привод (как они обычно есть), указатель поворота и скольжения имеет электрическое питание.В Преимущество такой схемы в том, что если вакуумная система (которая подает воздух) не удается, пилот по приборам все еще имеет компас и указатель поворота для отношение и направление, в дополнение к пито-статике инструменты.

1. вакуумная система питания: Пневматические гироскопы обычно питаются от вакуума. насос присоединен к двигателю и приводится в действие им. Всасывающие линии соединяют насос с приборы, втягивающие воздух в кабину через фильтрованные отверстия в приборе кейс.По мере того, как воздух попадает в корпус, он ускоряется и направляется против небольших «ковши» отлиты в гироскопическое колесо. Между насосом и футляр гироскопа для контроля давления всасывания. Обычно есть вакуум манометр, манометр на всасывании (см. рисунок типового всасывающего манометра , ниже) или сигнальной лампой. Поскольку постоянная скорость гироскопа важна для надежные показания прибора, правильное давление всасывания поддерживается с помощью регулятор давления вакуума.

Воздух поступает через фильтр к инструментам, а затем к насосу. где он выбрасывается в атмосферу.Пилоту следует проконсультироваться с самолетом. руководство по эксплуатации для конкретной информации относительно вакуумной системы нормальный эксплуатационные значения. Низкие скорости вращения гироскопа вызывают медленную реакцию прибора или запаздывающие показания, в то время как высокие скорости гироскопа вызывают чрезмерную реакцию инструментов в дополнение к более быстрому износу подшипников гироскопа и сокращению срока службы гироскопа.

2. Система электроснабжения: Электрический гироскоп, обычно используемый для поворота. координатор или указатель поворота и скольжения, работает как небольшой электродвигатель с вращающимся гироскопом, действующим как якорь двигателя.Скорость гироскопа в этих инструментов составляет примерно 8000 об / мин.

Самолеты, которые обычно работают на больших высотах, не используют вакуумную систему для питания летных приборов, поскольку эффективность насоса ограничена в тонких, холодных воздух. Вместо этого переменный ток (a.c.) приводит в движение гироскопы в направлении и индикаторы отношения. Переменный ток питание обеспечивается инверторами, преобразующими прямое ток в переменный ток. В некоторых случаях переменный ток мощность поставлена непосредственно от генератора или генератора с приводом от двигателя.


Инженеры создают оптический гироскоп размером меньше рисового зерна — ScienceDaily

Гироскопы — это устройства, которые помогают транспортным средствам, дронам, носимым и портативным электронным устройствам определять свою ориентацию в трехмерном пространстве. Они являются обычным явлением практически во всех технологиях, на которые мы полагаемся каждый день. Первоначально гироскопы представляли собой набор вложенных друг в друга колес, каждое из которых вращалось на своей оси. Но откройте сотовый телефон сегодня, и вы найдете микроэлектромеханический датчик (МЭМС), современный эквивалент, который измеряет изменения сил, действующих на две одинаковые массы, которые колеблются и движутся в противоположных направлениях.Эти гироскопы MEMS имеют ограниченную чувствительность, поэтому были разработаны оптические гироскопы для выполнения той же функции, но без движущихся частей и с большей степенью точности, используя явление, называемое эффектом Саньяка.

Что такое эффект Саньяка?

Эффект Саньяка, названный в честь французского физика Жоржа Саньяка, — это оптическое явление, уходящее корнями в общую теорию относительности Эйнштейна. Чтобы создать его, луч света разделяется на два, и двойные лучи движутся в противоположных направлениях по круговой траектории, а затем встречаются у одного и того же светового детектора.Свет распространяется с постоянной скоростью, поэтому вращение устройства — а вместе с ним и путь, по которому проходит свет — заставляет один из двух лучей достигать детектора раньше другого. При наличии петли на каждой оси ориентации этот фазовый сдвиг, известный как эффект Саньяка, можно использовать для расчета ориентации.

Проблема

Самые маленькие из доступных на сегодняшний день высокопроизводительных оптических гироскопов больше, чем мяч для гольфа, и не подходят для многих портативных приложений. Поскольку оптические гироскопы строятся все меньше и меньше, то и сигнал, улавливающий эффект Саньяка, становится все труднее и труднее обнаруживать движение гироскопа. До сих пор это препятствовало миниатюризации оптических гироскопов.

Изобретение

Инженеры

Калифорнийского технологического института во главе с Али Хаджимири, профессором электротехники и медицинской инженерии Брена из отдела инженерии и прикладных наук, разработали новый оптический гироскоп, который в 500 раз меньше современного современного устройства, но они могут обнаруживать сдвиги фазы, которые в 30 раз меньше, чем у этих систем.Новое устройство описано в статье, опубликованной в ноябрьском номере журнала Nature Photonics.

Как это работает

Новый гироскоп из лаборатории Хадзимири достигает этих улучшенных характеристик за счет использования новой техники, называемой «взаимное повышение чувствительности». В этом случае «обратный» означает, что он воздействует на оба луча света внутри гироскопа одинаково. Поскольку эффект Саньяка основан на обнаружении разницы между двумя лучами, когда они движутся в противоположных направлениях, он считается невзаимным.Внутри гироскопа свет проходит через миниатюрные оптические волноводы (небольшие каналы, по которым переносится свет и которые выполняют ту же функцию, что и провода для электричества). Дефекты оптического пути, которые могут повлиять на лучи (например, тепловые флуктуации или рассеяние света), и любые внешние помехи будут одинаково влиять на оба луча.

Команда Хадзимири нашла способ отсеять этот обратный шум, оставив при этом нетронутыми сигналы эффекта Саньяка. Таким образом, взаимное повышение чувствительности улучшает отношение сигнал / шум в системе и позволяет интегрировать оптический гироскоп на чип размером меньше рисового зерна.

Реквизиты

Работа называется «Нанофотонный оптический гироскоп с обратным повышением чувствительности». Аспирант Пархам Хиал является ведущим автором, а студент Александр Уайт — соавтором. Это исследование финансировалось инновационной инициативой Ротенберга.

История Источник:

Материалы предоставлены Калифорнийским технологическим институтом . Оригинал написан Робертом Перкинсом. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Датчик гироскопа

— работа, типы и применение

Микроэлектромеханические системы, широко известные как МЭМС, представляют собой технологию очень маленьких электромеханических и механических устройств. Развитие технологии MEMS помогло нам разработать универсальные продукты. Многие механические устройства, такие как акселерометр, гироскоп и т. Д., Теперь могут использоваться с бытовой электроникой. Это стало возможным с помощью технологии MEMS. Эти датчики упакованы так же, как и другие ИС.Акселерометры и гироскопы дополняют друг друга, поэтому их обычно используют вместе. Акселерометр измеряет линейное ускорение или направленное движение объекта, а датчик гироскопа измеряет угловую скорость, наклон или поперечную ориентацию объекта. Также доступны датчики гироскопа для нескольких осей.

Что такое датчик гироскопа?

Датчик гироскопа — это устройство, которое может измерять и поддерживать ориентацию и угловую скорость объекта. Они более совершенные, чем акселерометры.Они могут измерять наклон и поперечную ориентацию объекта, тогда как акселерометр может измерять только линейное движение.

Датчики гироскопа также называются датчиками угловой скорости или датчиками угловой скорости. Эти датчики устанавливаются в приложениях, где ориентация объекта затруднена для человека.

Угловая скорость, измеряемая в градусах в секунду, — это изменение угла поворота объекта за единицу времени.

Датчик гироскопа

Принцип работы датчика гироскопа

Помимо измерения угловой скорости, датчики гироскопа также могут измерять движение объекта. Для более надежного и точного определения движения в бытовой электронике датчики гироскопа сочетаются с датчиками акселерометра.

В зависимости от направления существует три типа измерения угловой скорости. Yaw — горизонтальное вращение на плоской поверхности при взгляде на объект сверху, Pitch — вертикальное вращение при взгляде на объект спереди, Roll — горизонтальное вращение при взгляде на объект спереди.

В датчиках гироскопа используется концепция силы Кориолиса. В этом датчике для измерения угловой скорости скорость вращения датчика преобразуется в электрический сигнал.Принцип работы датчика гироскопа можно понять, наблюдая за работой датчика гироскопа вибрации.

Этот датчик состоит из внутреннего вибрирующего элемента, состоящего из кристаллического материала в форме двойной Т-структуры. Эта конструкция состоит из неподвижной части в центре с прикрепленным к ней «чувствительным рычагом» и «приводным рычагом» с обеих сторон.

Эта двойная Т-образная конструкция симметрична. Когда к приводным рычагам прикладывается переменное вибрационное электрическое поле, возникают непрерывные поперечные колебания.Поскольку приводные рычаги симметричны, когда один рычаг движется влево, другой движется вправо, тем самым нейтрализуя утечки вибраций. Это удерживает неподвижную часть в центре, а чувствительный рычаг остается неподвижным.

Когда к датчику приложена внешняя вращающая сила, приводные рычаги вызывают вертикальные колебания. Это приводит к вибрации приводных рычагов в направлении вверх и вниз, из-за чего сила вращения действует на неподвижную часть в центре.

Вращение неподвижной части приводит к вертикальным колебаниям чувствительных рычагов.Эти колебания, вызываемые чувствительным рычагом, измеряются как изменение электрического заряда. Это изменение используется для измерения внешней вращающей силы, приложенной к датчику, как углового вращения.

Типы

С развитием технологий производятся высокоточные, надежные и миниатюрные устройства. Более точные измерения ориентации и движения в трехмерном пространстве стали возможны благодаря интеграции датчика гироскопа. Гироскопы также доступны в разных размерах с разными характеристиками.

По размерам датчики гироскопа делятся на малогабаритные и крупногабаритные. От большого к малому иерархия датчиков гироскопа может быть указана как кольцевой лазерный гироскоп, волоконно-оптический гироскоп, жидкостной гироскоп и вибрационный гироскоп.

Компактность и простота использования Вибрационный гироскоп наиболее популярен. Точность вибрационного гироскопа зависит от материала неподвижного элемента, используемого в датчике, и конструктивных отличий. Поэтому производители используют разные материалы и конструкции для повышения точности вибрационного гироскопа.

Типы вибрационного гироскопа

Для пьезоэлектрических преобразователей такие материалы, как кристалл и керамика, используются для неподвижной части датчика. Здесь для кристаллических материалов используются такие структуры, как двойная Т-образная структура, камертон и Н-образный камертон. При использовании керамического материала выбирают призматическую или столбчатую структуру.

Характеристики датчика вибрационного гироскопа включают масштабный коэффициент, температурно-частотный коэффициент, компактный размер, ударопрочность, стабильность и шумовые характеристики.

Датчик гироскопа в мобильном телефоне

Чтобы упростить взаимодействие с пользователем, в наши дни в смартфоны встроены различные типы датчиков. Эти датчики также предоставляют телефону информацию об окружающем пространстве, а также помогают продлить срок службы батареи.

Стив Джобс первым применил гироскоп в бытовой электронике. Apple iPhone был первым смартфоном, в котором была установлена ​​сенсорная технология гироскопа. С помощью гироскопа в смартфоне мы можем обнаруживать движение и жесты с помощью наших телефонов.Смартфоны обычно имеют электронную версию датчика вибрационного гироскопа.

Мобильное приложение Gyroscope Sensor

Приложение Gyroscope Sensor помогает определять наклон и ориентацию мобильного телефона. Приложение Gyroscope Sensor полезно для старых смартфонов, на которых нет датчика гироскопа.

Приложение, такое как GyroEmu и модуль Xposed, использует акселерометр и магнитометр, имеющиеся на телефоне, для имитации датчика гироскопа. Датчик гироскопа в основном используется на смартфонах для игр с высокотехнологичной дополненной реальностью.

Применения

Датчики гироскопа используются для различных применений. Кольцевые лазерные гироскопы используются в самолетах и ​​шаттлах-источниках, тогда как оптоволоконные гироскопы используются в гоночных автомобилях и моторных лодках.

Датчики вибрационного гироскопа используются в автомобильных навигационных системах, электронных системах контроля устойчивости транспортных средств, обнаружении движения для мобильных игр, системах обнаружения дрожания камеры в цифровых камерах, радиоуправляемых вертолетах, роботизированных системах и т. Д.

Основные функции датчика гироскопа для всех приложений: определение угловой скорости, определение угла и механизмы управления.Размытие изображения в камерах можно компенсировать с помощью системы оптической стабилизации изображения на основе датчика гироскопа.

Понимая свое поведение и характеристики, разработчики создают множество эффективных и недорогих продуктов, таких как управление беспроводной мышью на основе жестов, управление креслом-коляской по направлению, система для управления внешними устройствами с помощью команд жестов и т. Д.

Создается много новых приложений, которые меняют способ использования жестов в качестве команд для управления устройствами.Некоторые из доступных на рынке датчиков гироскопа: MAX21000, MAX21001, MAX21003, MAX21100. Какое мобильное приложение. Вы использовали для моделирования датчика гироскопа на своем мобильном телефоне?

Понимание гироскопических инструментов — AOPA

Эти прядильные устройства улучшают ваше мировоззрение

Марк Э.
Кук

Хэнк Джимми Дулиттл. В сентябре 1928 года он впервые испытал некоторые революционные новые инструменты, предметы, которые позволили бы пилоту улучшить ситуационную осведомленность и безопасно пройти сквозь облака.Эти два достижения были предшественниками современного гироскопического указателя ориентации и гироскопа направления, двух основных устройств в арсенале пилота по приборам.

Сегодня мы принимаем полноценную гироскопическую панель как должное. Даже самые обычные тренажеры поставляются со стандартным набором индикаторов ориентации (AI), указателей курса (HI), координатора поворота (TC) или, вместо этого, поворота и крена (TB). Вместе с приборами Пито — индикатором воздушной скорости, высотомером и индикатором вертикальной скорости — гироскопическая система обеспечивает точное и безопасное проникновение через облака.

Гироскопические инструменты работают по принципу гироскопической инерции. Внутри каждого гироскопа находится прялка или диск. Его инерция после ускорения колеса стремится удерживать диск в устойчивом положении относительно оси вращения. Возможно, вы подняли велосипедное колесо за оси и попытались отклонить его из стороны в сторону, пока оно вращалось; вы бы заметили, что изначально он сопротивлялся движению. Тот же принцип используется в гироскопических инструментах. Как только инструмент стабилизируется, например, в горизонтальном полете, любое отклонение траектории полета будет пытаться отклонить гироскопическое колесо в его подвесе.Это движение, которое на самом деле представляет собой изменение положения корпуса инструмента относительно колеса гироскопа, переводится в движение иглы или карты на лицевой стороне инструмента. Говорят, что гироскопическое колесо устойчиво в космосе.

В то время как три основных гироскопических прибора используют одни и те же принципы, внутри корпусов есть существенные различия. Искусственный горизонт, например, содержит гироскопическое колесо, вращающееся на вертикальной оси. Одна из основных гироскопических концепций — это прецессия: любая сила, приложенная к гироскопу, приведет к смещению гироскопа на 90 градусов не по фазе.Это определяет, как гиродиск подключается к индикаторному механизму.

В AI гироскопическое колесо может свободно перемещаться по двум осям благодаря конструкции его карданного крепления. Это просто означает, что гироскоп удерживается устройством с шарнирами по двум осям, что обеспечивает информацию как по тангажу, так и по крену на одном приборе.

Индикатор курса, с другой стороны, помещает свое гироскопическое колесо, вращающееся на горизонтальной оси, ось поворота совмещена с осевой линией самолета.Его карданный вал допускает только одну ось свободы (вертикальную) и соединяет крепление с картой на лицевой стороне инструмента через конические шестерни. Когда самолет начинает разворачиваться, карта компаса на передней панели начинает вращаться только тогда, когда гироскоп реагирует на рыскание самолета во время поворота.

Гироскопы реагируют на кратковременные движения самолета. Фактически, указатель ориентации содержит набор грузов, предназначенных для приведения инструмента в горизонтальный полет путем измерения силы тяжести. Эти грузы перемещают лицо инструмента примерно на 3 градуса в минуту.Так что, если вы должны поддерживать скоординированный поворот на 30 градусов в течение 10 минут, вы бы посмотрели вниз и увидели, что ИИ показывает горизонтальный полет. Точно так же индикатор курса поддастся прецессии, со временем сдвинувшись с заданного магнитного курса. Вот почему вам следует периодически проверять его по мокрому компасу, чтобы убедиться, что вы все еще на правильном пути.

Обычно AI и HI питаются от вакуумных пневматических систем. По периферии диска гироскопа имеются небольшие чашеобразные вырезы. Трубка выравнивает входящее давление воздуха, воздействуя на эти вырезы и вращая диск гироскопа.При вакуумировании приборной камеры с помощью вакуумного насоса воздух с атмосферным давлением врывается внутрь, приводя в движение гироскопическое колесо. Это колесо вращается довольно быстро, обычно от 10 000 до 15 000 об / мин.

В большинстве современных самолетов используются вакуумные насосы, смонтированные на двигателе. Это просто эллипсоидальные камеры, в которые вставлена ​​круглая приводная ступица. Из этой ступицы выступает ряд углеродных или алюминиевых пластин или лопаток. Они могут свободно перемещаться внутри пазов концентратора, втягивая воздух из одного порта и вытесняя его из другого.Обычно пневматическая система подключается к порту, через который втягивается воздух, отсюда и название вакуумная система. Некоторые самолеты делают обратное, оказывая давление на гироскопы на панели; это называется пневматической системой давления.

Зачем вообще нужно всасывание? В случае отказа вакуумного насоса мусор не разлетится по системе и не попадет в дорогостоящие чувствительные инструменты. Внутри салона есть фильтр, удаляющий частицы из воздуха, попадающего в гироскопы.В целом верно, что гироскопы проживут более короткую жизнь в самолете курильщика.

Поскольку AI и HI обычно питаются от одной и той же пневматической системы, разумно иметь другой гироскоп, независимый от них. Это координатор поворота или поворот и крен, каждый из которых обычно имеет электрическое питание.

Координатор поворота — более поздняя разработка. Его гироскопическое колесо вращается по горизонтальной оси, но ось ориентирована поперечно, параллельно размаху крыла.Таким образом, карданный подвес координатора разворота проходит вдоль продольной оси самолета. При повороте и крене эта ось кардана перпендикулярна лицевой стороне инструмента, что означает, что стрелка будет показывать только движение по оси рыскания или чистый поворот самолета. Координатор поворота имеет подвес, установленный на 30 градусов от продольной оси, что означает, что он воспринимает некоторую часть качения, необходимую для начала поворота. Это делает TC немного более чувствительным. Оба инструмента отмечены так называемым поворотом со стандартной скоростью или двухминутным поворотом.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *