Akselerometrs Un Žiroskops: Kāda Ir Atšķirība?

{h1}

Lai identificētu tādus elementus kā paātrinājums un orientācija, pastāv daudz dažādu sensoru, un vispopulārākie no tiem ir akselerometrs un žiroskops. Bet katrs no tiem sniedz atšķirīgu informācijas kopumu.

Objekta novietojuma un orientācijas noteikšanai tiek izmantotas daudzas dažādas maņu ierīces. Visizplatītākie no šiem sensoriem ir žiroskops un akselerometrs. Lai arī pēc būtības ir līdzīgi, tie mēra dažādas lietas. Apvienojot vienā ierīcē, tie var radīt ļoti jaudīgu informācijas masīvu.

Kas ir žiroskops?

Žiroskops ir ierīce, kas izmanto Zemes gravitāciju, lai palīdzētu noteikt orientāciju. Tās konstrukcija sastāv no brīvi rotējoša diska, ko sauc par rotoru, kas ir uzmontēts uz vērpjošās ass lielāka un stabilāka riteņa centrā. Asij griežoties, rotors paliek nekustīgs, lai norādītu centrālo gravitācijas vilkmi un tādējādi - kurš ceļš ir "uz leju".

"Viens tipisks žiroskopa tips tiek izgatavots, apturot relatīvi masīvu rotoru trīs gredzenu iekšpusē, ko sauc par kardāniem," teikts Džordžijas štata universitātes pētījuma rokasgrāmatā. "Uzstādot katru no šiem rotoriem uz augstas kvalitātes nesošajām virsmām, tiek nodrošināts, ka iekšējam rotoram var būt ļoti mazs griezes moments."

Žiroskopus pirmo reizi izgudroja un nosauca 19. gadsimtā franču fiziķis Žans Bernards-Leons Foucault. Tikai pēc 1908. gada vācu izgudrotājs H. Anschütz-Kaempfe izstrādāja pirmo funkcionējošo žirokompasu, liecina Encyclopedia Britannica. Tas tika izveidots izmantošanai zemūdenē. Pēc tam, 1909. gadā, to izmantoja, lai izveidotu pirmo auto-pilotu.

Kas ir akselerometrs?

Akselerometrs ir kompakta ierīce, kas paredzēta nem gravitācijas paātrinājuma mērīšanai. Kad objekts, kurā tas ir integrēts, pārvietojas no apstāšanās jebkura ātruma, akselerometrs ir paredzēts, lai reaģētu uz vibrācijām, kas saistītas ar šādu kustību. Tas izmanto mikroskopiskus kristālus, kas pakļauti spriegumam, kad rodas vibrācijas, un no šī sprieguma tiek ģenerēts spriegums, lai radītu nolasījumu par jebkuru paātrinājumu. Akselerometri ir svarīgi komponenti ierīcēm, kas izseko fitnesa un citus mērījumus kvantitatīvā paša kustībā.

Pirmo akselerometru sauca par Atvudas mašīnu, un to izgudroja angļu fiziķis Džordžs Atvuds 1783. gadā saskaņā ar Ville Kaajakari grāmatu "Praktiskās MEMS".

Žiroskopa vai akselerometra lietojumi

Galvenā atšķirība starp abām ierīcēm ir vienkārša: viena var uztvert rotāciju, bet otra nevar. Savā ziņā akselerometrs var noteikt nekustīga priekšmeta orientāciju attiecībā pret Zemes virsmu. Paātrinoties noteiktā virzienā, akselerometrs nespēj atšķirt to un paātrinājumu, ko nodrošina Zemes gravitācijas vilkme. Ja jūs ņemtu vērā šo trūkumu, kad to izmanto lidmašīnā, akselerometrs ātri zaudē lielu pievilcību.

Žiroskops saglabā savu efektivitātes līmeni, spējot izmērīt griešanās ātrumu ap noteiktu asi. Mērot rotācijas ātrumu ap gaisa kuģa rites asi, tā identificē faktisko vērtību, līdz objekts stabilizējas. Izmantojot galvenos leņķiskā impulsa principus, žiroskops palīdz norādīt orientāciju. Salīdzinājumam - akselerometrs mēra lineāro paātrinājumu, pamatojoties uz vibrācijām.

Tipiskais divu asu akselerometrs sniedz lietotājiem smaguma virzienu lidmašīnā, viedtālrunī, automašīnā vai citā ierīcē. Salīdzinājumam, žiroskops ir paredzēts, lai noteiktu leņķisko stāvokli, pamatojoties uz telpas stingrības principu. Neraugoties uz to līdzīgo mērķi, katras ierīces pielietojums krasi atšķiras. Piemēram, giroskopu izmanto navigācijā ar bezpilota lidaparātiem, kompasiem un lielām laivām, kas galu galā palīdz nodrošināt stabilitāti navigācijā. Akselerometri ir tikpat plaši izmantoti un atrodami inženierzinātnēs, mašīnās, aparatūras uzraudzībā, ēku un konstrukciju uzraudzībā, navigācijā, transportā un pat plaša patēriņa elektronikā.

Akselerometra parādīšanās plaša patēriņa elektronikas tirgū, ieviešot tādas plaši izplatītas ierīces kā iPhone, izmantojot to iebūvētajai kompasu lietotnei, ir veicinājusi tā vispārējo popularitāti visos programmatūras virzienos. Ekrāna orientācijas noteikšana, darbība kā kompass un darbību atsaukšana, vienkārši kratot viedtālruni, ir dažas pamatfunkcijas, kas balstās uz akselerometra klātbūtni. Pēdējos gados tā piemērošana plaša patēriņa elektronikas jomā tagad attiecas arī uz personālajiem klēpjdatoriem.

Tiek izmantoti sensori

Reālo lietojumu vislabāk parāda atšķirības starp šiem sensoriem. Paātrinājumu nosaka, izmantojot akselerometrus, lai gan trīs asu akselerometrs varēja noteikt platformas orientāciju attiecībā pret Zemes virsmu. Tomēr, tiklīdz šī platforma sāk kustēties, tās rādījumus ir grūtāk interpretēt. Piemēram, brīvā kritienā akselerometrs parādīs nulles paātrinājumu. Lidaparātā, kas pagriežas par 60 grādu leņķi pagriezienam, trīs asu akselerometrs reģistrē 2 G vertikālu paātrinājumu, pilnībā ignorējot slīpumu. Galu galā akselerometru nevar izmantot atsevišķi, lai palīdzētu gaisa kuģiem būt pareizi orientētiem.

Tā vietā akselerometri tiek izmantoti daudzos elektroniskos patēriņa priekšmetos. Piemēram, starp pirmajiem viedtālruņiem, kas to izmantoja, bija Apple iPhone 3GS, ieviešot tādas funkcijas kā kompasa lietotne un krata, lai atsauktu, norāda Wired.

Lidaparātā tiks izmantots žiroskops, lai palīdzētu norādīt rotācijas ātrumu ap gaisa kuģa rites asi. Lidmašīnai ritot, žiroskops izmērīs vērtības, kas nav nulles, līdz perons izlīdzinās, pēc tam tas nolasa nulles vērtību, lai norādītu “lejup” virzienu. Labākais giroskopa lasīšanas piemērs ir augstuma indikators tipiskiem gaisa kuģiem. To attēlo apļveida displejs ar ekrānu, kas sadalīts uz pusēm, augšējā puse ir zilā krāsā, lai norādītu debesis, un apakšējā ir sarkanā krāsā, lai norādītu uz zemi. Lidmašīnai atrodoties pagriezienā, displeja orientācija mainīsies uz banku, lai ņemtu vērā faktisko zemes virzienu.

Katras ierīces paredzētais lietojums galu galā ietekmē to praktiskumu katrā izmantotajā platformā. Daudzas ierīces gūst labumu no abu sensoru klātbūtnes, lai gan daudzas paļaujas uz to, ka tiek izmantots tikai viens. Atkarībā no savācamās informācijas veida - paātrinājuma vai orientācijas - katra ierīce sniegs atšķirīgus rezultātus.

Papildu ziņojumi no Alina Bradford, WordsSideKick.com līdzautores.

Papildu resursi

  • Nevadīti mikromehāniski giroskopi un to pielietojumi
  • Dienvidrietumu centrs mikrosistēmu izglītībai: MEMS vēsture
  • Žurnāls Sensors Online: Paātrinājuma, trieciena un vibrācijas sensoru principi


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Fitbit Neturēs Maksu: Lūk, Kas Jādara
Fitbit Neturēs Maksu: Lūk, Kas Jādara

Lelands Harisons Hārtvels
Lelands Harisons Hārtvels

Zinātne Ziņas


Tropu Drudža Drudža Uzliesmojums Skar Havaju Salas - Vai Tas Ilgs?
Tropu Drudža Drudža Uzliesmojums Skar Havaju Salas - Vai Tas Ilgs?

Fotoattēlos: Ziemeļamerikas Trieciena Krāteri
Fotoattēlos: Ziemeļamerikas Trieciena Krāteri

Infographic: Zemes Atmosfēra No Augšas Uz Leju
Infographic: Zemes Atmosfēra No Augšas Uz Leju

Cik Saprātīgi Šosejas Darbosies
Cik Saprātīgi Šosejas Darbosies

Psihopātu Smadzenes Nesatver Sodu, Skenē Atklātos
Psihopātu Smadzenes Nesatver Sodu, Skenē Atklātos


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com