Разбираемся что такое акселерометр и гироскоп

Возможно, вам также будет интересно

Исполнительные двигатели с интегрированными датчиками положения вырабатывают сигнал, пропорциональный положению ротора, который может быть использован контроллером для управления позиционированием механической системы. В прошлом основными потребителями сенсоров положения были производители промышленного оборудования и автомобилестроители. Сравнительно недавно подобные компоненты стали необходимы при производстве многофункционального офисного оборудования и бытовой техники. В будущем применение датчиков положения поможет расширить возможности

Компания Texas Instruments (TI) продвигает на рынок новый алгоритмический стандарт eXpressDSPTM, который представляет собой универсальную технологию разработки приложений на ЦСП TI. Цель этого стандарта — уменьшить влияние факторов, препятствующих интегрированию существующих алгоритмов в новые системы. Зачастую при интеграции алгоритмов в ЦОС-систему ошибки возникают вследствие неверных предположений об ее устройстве. Теоретически стандарт состоит из набора общих

Адаптер для конвертирования корпусов компании Ironwood Electronics

Функции гироскопа в смартфонах

Гироскоп вывел игровой процесс на новый уровень. Вращая устройство в пространстве, пользователь может управлять автомобилем, вести игровой поединок, искать персонажей и многое другое.

Если говорить о стандартных приложениях, наиболее показательными преимущества гироскопа выглядят, например, в приложении калькулятор. В портретной ориентации пользователю доступны стандартные действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Повернув телефон на 90 градусов, можно получить большой выбор тригонометрических функций на все случаи жизни.

Разумеется, с автоматической работы датчика гораздо удобнее смотреть видео в YouTube и листать фотографии. Еще датчик можно использовать, чтобы сделать из телефона строительный уровень — д
ля этого нужно скачать специальное приложение.

По сути, недостатков у гироскопа нет. Конечно, иногда появляется дискомфорт при просмотре картинок или чтении, когдапри изменении позы человека и устройства возможны нежеланные изменения ориентации экрана. Решение простое — отключить автоповорот в настройках.

Почти все современные мобильные устройства оборудованы различными датчиками. Зачастую в телефоны встраиваются магнитометрические и термальные датчики, а также приборы, реагирующие на освещенность и изменение расстояния (приближение или удаление). Кроме того, любой гаджет оснащен акселерометром и гироскопом. Все эти элементы являются составной частью микроэлектромеханической системы, которая относится к категории «MEMS».

Каждый имеющийся в устройстве датчик имеет свою индивидуальную функцию. В данном случае гироскоп не является исключением.

Многие продвинутые пользователи считают, что гироскоп и акселерометр выполняют одну и ту же функцию, но это не так. Два этих, на первый взгляд одинаковых, прибора имеют большое различие как по характеристикам, так и по функциональности.

Гироскоп, или гиродатчик, является сенсорным прибором, который способен фиксировать расположение определенного объекта в пространстве касательно трех плоскостей. В свою очередь, акселерометром, или G-сенсором, называется прибор, имеющий возможность измерять проекцию мнимого ускорения.

Получается, что встроенный в коммуникатор акселерометр отвечает за поворот картинки экрана, когда гиродатчик реагирует даже на незначительные колебания устройства независимо от его расположения.

Также нужно учитывать, что если телефон обустроен двумя такими датчиками, то восприимчивость гаджета к незначительным и самым быстрым перемещениям увеличивается в несколько раз.

Одним из первых гаджетов, в который был встроен гироскоп, является Айфон. Именно этот коммуникатор с гиродатчиком открыл своим пользователям абсолютно новые и увлекательные возможности.

Наличие гироскопа в любой модели современного мобильного телефона позволяет обычным его встряхиванием осуществлять следующие действия:

  • отвечать на входящие звонки;
  • перелистывать страницы электронной коники;
  • листать изображения;
  • менять прослушиваемые треки;
  • увеличивать или уменьшать громкость;
  • обновлять блютуз;
  • работать с GPS-навигаторами.

Кроме того, мобильное устройство с таким датчиком имеет еще достаточно много всевозможных и разнообразных функций.

Основные функции гироскопа в современных смартфонах

Благодаря использованию гиродатчиков в смартфонах производители позволили воспользоваться рядом новых возможностей. Вне зависимости от того, в каком именно аппарате установлен микрочип, владелец непременно отметит функционал.

Например, раньше для того, чтобы ответить на важный звонок, необходимо было нажимать на кнопку или коснуться экрана. Теперь, всего лишь встряхнув телефон, вы можете начать разговор. Кроме того, гироскоп дает возможность смотреть фотографии, интересные изображения, перевернуть страницу в электронной книге. В аудиоплеерах перед вами появляется возможность выбрать другую песню, не касаясь при этом никаких кнопок.

Гиродатчики невероятно удобны в калькуляторах. При портретном использовании появляется возможность справиться с минимальным количеством функций – умножить, поделить, вычесть или сложить.

Если владелец перевернет телефон на 90 градусов, встроенный в телефоне калькулятор получит ряд дополнительных возможностей. По сути, перед ним появится настоящий инженерный калькулятор. И что самое главное – не нужно каждый раз тратить время на поиск и выбор нужной функции в меню настроек – система самостоятельно определяет, когда необходимо переключиться на инженерную версию, а когда – вернуться обратно на обычную.

Может показаться, что гироскоп отвечает только за выполнение обычных функций. На самом деле, это далеко не так

Разработчики программного обеспечения также обратили внимание на возможности гиродатчиков

Некоторые операционные системы предусматривают возможность повторного поиска устройств, в которых включен Bluetooth. Микрочипы дают пользователю возможность пользоваться специфическими программами, посредством которых определяется уровень и угол наклона объекта. Поэтому если вы увидите строителя, который измеряет угол размещения тех или иных предметов дома с помощью айфона, не стоит удивляться.

Гироскопы очень удобны, если владельцу смартфона необходимо определить местность, в которой находится человек. Вам может показаться, что за такую функцию отвечает только GPS-датчик, но на самом деле, это не так.

Сейчас GPS-навигатор самостоятельно подсчитывает текущие координаты местонахождения, а гироскоп определяет направление, в которую повернут человек в режиме реального времени. К примеру, если вы находитесь на открытой местности, где нет дорог, но вам надо добраться до ближайшего населенного пункта, достаточно повернуться лицом к нему – и на экране вы сможете увидеть, куда сможете прийти, если постоянно шагать прямо. Наоборот, отвернувшись спиной к требуемому населенному пункту, вы заметите и это.

Наличие подобных помощников делает ориентирование на незнакомой местности куда более простым. Таким образом, гиродатчик является незаменимым элементом смартфона, используемого людьми, которым нравятся активные виды отдыха.

Естественно, дело не обходится без минусов. Некоторые владельцы телефонов, где присутствует гироскоп, предпочитают отключать его. Так, например, некоторые приложения могут медленно реагировать на изменения в текущем положении в пространстве. Кроме того, если вы лежа читаете книгу, перевернувшись на бок, гиродатчик сразу же укажет программе на необходимость изменения ориентации страницы. Как результат, вы можете столкнуться с рядом неудобств.

Применение

Гироскопы выступают в качестве датчиков вращения. Поэтому их используют в инерциальных системах навигации, где не срабатывают магнитные компасы (как в космическом телескопе Хаббл) или не отвечают точности. Также они необходимы для стабилизации летательных аппаратов, вроде радиоуправляемых вертолетов или беспилотных.

Количество вращательной кинематики
  • Угловое положение — Тета
  • Угловая скорость — Омега
  • Угловое ускорение — Альфа
Угловое ускорение
Вращательная кинематика
Динамика
Вращательная кинетическая энергия
  • Вращательная кинетическая энергия: работа, энергия и мощность
  • Момент инерции
Сохранение углового момента
  • Сохранение углового момента
  • Вращательные столкновения
Векторная природа вращательной кинематики
  • Угловые величины как векторы
  • Гироскопы
Решение проблем
Линейные и вращательные величины
Сохранение энергии

Applications of Gyroscopes

The interesting properties of gyroscopes have provided scientists and engineers with some fascinating applications. Their ability to maintain a particular orientation in is fantastic for some applications.

Slap on some sensors and you’ve got a recipe for usefulness. With that in mind, here are some great examples of the use of gyroscopes in our modern world.

1. You’ll find plenty of gyroscopes in aircraft

In modern , inertial guidance systems make good use of these relatively simple devices. They have a suite of spinning gyroscopes to monitor and control the orientation of the aircraft in flight. Spinning gyroscopes are kept in special cages that allow them to keep their orientation, independently of the orientation of the aircraft. 

2. The Mars Rover has a couple of gyroscopes, too

The also has a set of gyroscopes. They provide the Rover with stability as well as aid with navigation. They also have applications in drone aircraft and helicopters, in providing stability and helping with navigation. 

3. Cruise and ballistic missiles use gyroscopes as well

Source:

Typically, missiles will carry at least two gyroscopes for this purpose, with each gyro providing a fixed reference line from which any deviations can be calculated. One reference tends to include the spin axis of a vertical gyroscope. 

From this axis, deviations in pitch, roll, and yaw can be readily measured. Gyroscopes also found their way into gunsight stabilizers, bombsights, and platforms for carrying guns and radar systems onboard warships. 

4. Gyroscopes can also be found in orbital spacecraft

Another interesting application of gyroscopes is for the inertial guidance systems of orbital spacecraft. Such small craft requires a high degree of precision when it comes to stabilization, and gyroscopes are pretty much perfect for the job. 

There are some larger and heavier devices, called momentum wheels or reaction wheels, that are also employed for altitude controls of some larger satellites too. 

5. Part of Star Wars: Return of the Jedi was filmed using gyroscopes

Invented by Garrett Brown, he operated the rig to walk through a redwood forest running the camera at one frame per second. When the footage was sped up to 24 frames per second, it gave the impression of a high-speed journey through the trees. 

Today, Steadicam’s descendants are a common feature of many movie productions.

6. Your phone might just have one too

Gyroscopes have also been finding their way into various consumer products over the last few years. By including them within handheld devices, like smartphones, allows for a highly accurate way to determine movement in a 3D space. 

Gyroscopes are typically combined with accelerometers in modern smartphones to provide excellent directional and motion-sensing. Notable examples include the Samsung Galaxy Note 4, HTC Titan, iPhone 5s, etc. 

Modern game consoles also tend to include some form of gyroscope too. From the Wii Remote to various Playstation 3 and 4 peripherals, gyroscopes have opened up an entirely new way to play computer games. 

7. Lest we forget drones

Modern commercial drones tend to use three and six-axis gyro stabilizers to provide navigational information to the flight controller, which makes drones easier and safer to fly.

And that’s all folks. 

Despite their simplicity in design, they have become essential pieces of kit for anything from  to the Space Shuttle and of course .

In all, gyroscopes are pretty incredible, even if you don’t realize they are there. Amazing to think that such a simple device can have such interesting and varied applications.

While relatively simple devices, they have fantastic properties that scientists and engineers have exploited to make our world that little bit better. 

Ремонт гироскопа и акселерометра в телефоне

By admin Новости

На сегодня обычный используемый нами мобильный телефон уже полностью перешел в новый более продвинутый разряд смартфона. И не зря он называется умным, ведь на его функциональность теперь влияют не только нажатия пальцев самих пользователей, но и другие факторы пространства его использования. Например, положение мобильного телефона в руках владельца, угол его наклона, расположение и т.п. И сейчас мы хотим познакомить Вас именно с теми элементами телефона, которые за это все отвечают. Обобщенно их называют сенсорами и датчиками, и выделяют среди них Проксимити Сенсор, Световой Сенсор, Акселерометр и Гироскоп. О двух последних и пойдет речь в данной статье.

Акселерометр и гироскоп: что это за устройства и зачем они нужны?

Итак, коротко расскажем отдельно о каждом из этих устройств.

Акселерометр или G-сенсор – это мини-устройство, которое реагирует на ускорение Вашего гаджета и определяет угол его наклона. Благодаря этому датчику определенные программы получают информацию об изменении положения Вашего планшета или телефона и соответствующе реагируют на нее. Именно исходя из информации акселерометра, изображение на Вашем смартфоне поворачивается в соответствии с поворотами Вашего устройства на 90 градусов. Еще он помогает телефону правильно отмасштабировать страницы в браузере при повороте, обновить список Bluetooth при встряхивании устройства и даже измерить количество шагов, пройденных Вами за день.

Гироскоп или гиродатчик – это также небольшое приспособление, которое отслеживает ориентацию устройства в пространстве  и его перемещение. Все его возможности еще не до конца освоены в смартфонах. Общая история использования такого устройства берет свое начало еще в 19 веке с морского флота. Дальнейшее его использование распространилось и в сферу авиации, а уже позже – мобильной телефонии. Такой мини-датчик в мобильном телефоне или планшете помогает учесть более точное положение устройства, например, его наклоны и крены. Это повышает даже реалистичность игр, которые используют для своего управления движения устройства.

Впервые гироскоп в свою конструкцию включила компания Apple с началом производства iPhone 4. Следом  за ними он появился в конструкциях всего нескольких телефонов, но на 2011 год его работу можно было наблюдать уже в более 50 моделях смартфонов и планшетов. Но, как Вы сами догадались, лучше всего два вышеописанных мини-устройства действуют в тандеме.

Примеры совместной работы гироскопа и акселерометра

  1. Уже названный игровой процесс. Благодаря этим устройствам Вы можете управлять виртуальным автомобилем в гонках простыми движениями и встряхиваниями своего устройства.
  2. Синхронизация стандартных программ с работой данных датчиков. Например, в некоторых телефонах простой калькулятор может менять набор своих клавиш при повороте. В обычной вертикальной ориентации экрана Вам выдаются самые простые привычные клавиши, но при смене на горизонтальную раскладку данный набор кнопок расширяется и отображает тригонометрические или логарифмические функции.
  3. Расширенные функции музыкального проигрывателя. Наблюдается в iPhone, iPad, iPod и многих других моделях телефонов и планшетов. То есть, в портретной ориентации дисплея Вы видите стандартный список песен, авторов или альбомов, но при повороте – сможете полистать обложки проигрываемых альбомов.
  4. Работа карт определения местности. Именно благодаря данным датчикам Ваша карта не просто автоматически отображает тот кусочек местности, на которой Вы находитесь в данный момент, но и поворачивает его в соответствии с Вашими поворотами.

Сбои в работе данных устройств

Теперь Вы знаете о принципах работы и пользе вышеонисанных мини-датчиков. Поэтому поймете, если сбои будут связаны именно с их работой. Например, начнут некорректно считаться Ваши шаги, экран перестанет поворачиваться после поворота устройства или, наоборот, станет поворачивается самопроизвольно. При таком поведении планшета или телефона Вы можете сделать следующее:

  • Попытаться откалибровать акселерометр. Для этого, как правило, используется программа GPS Status
  • Проверить свое программное обеспечение и удалить некорректно работающее ПО
  • Обратиться в сервисный центр, где мастера быстро определят причину неполадок и качественно ее устранят в короткие сроки

Если при прочтении данной статьи Вы поняли, что сбои в Вашем планшете / телефоне связаны именно с гироскопом или акселерометром и выбрали третий вариант из вышеперечисленных действий, предлагаем Вам посетить сервисный центр ITKey. Здесь Вы сможете проконсультироваться по работе данных мини-датчиков и исправить сбои, возникнувшие по каким-либо из причин.

Популярные производители

На рынке представлены кистевые гироскопические тренажеры разных производителей. Даже Xiaomi сегодня предлагает приобрести недорогие и стильные эспандеры. Torneo — еще один бренд, выпускающий гироскопические тренажеры. Высокое качество, абсолютная безопасность и наличие дополнительных функций — отличительные особенности изделий этой компании. Среди всех тренажеров внимания заслуживает модель Torneo A-201B. Она предназначена для тренировки кистей рук, развития силы и выносливости мышц предплечий. Изделие совершает 8000 оборотов в минуту, изготовлено из пластика и металла, отличается более чем доступной стоимостью.

Большой популярностью пользуется тренажер от Gyroscope Ball. Широкий выбор, невысокая стоимость — важные достоинства для многих потребителей. Изделие светится, снабжено шнурком для закрутки, весит всего 0,32 кг, диаметр — 5 см.

Не менее популярны у потребителей тренажеры от NSD Power, к примеру, POWERBALL 250HZ AUTOSTART. Изделие подходит для развлечений, тренировок, снабжено счетчиком со встроенным генератором. Модель надежно защищена от поломок, так как имеется система защиты ротера. Стоит знать, что кистевые тренажеры Powerball имеют пожизненную гарантию.

Большой ассортимент гироскопических тренажеров для кисти рук позволяет выбрать именно ту модель, с которой всегда будет комфортно и приятно заниматься. У всех таких изделий одинаковый принцип работы. Отличия заключаются лишь в наличии дополнительных опций. Можно выбрать модель с подсветкой. Само свечение происходит только во время вращения. Энергия вырабатывается движением ротора, поэтому никаких элементов питания не требуется. Есть 3 варианта подсветки:

  • красный;
  • синий;
  • зеленый.

Гироскопический эспандер может иметь встроенный счетчик скорости. Это позволит контролировать нагрузку. Есть мощные эспандеры, которые оснащены сбалансированным ротором, достигающим скорости до 150000 оборотов в секунду. Соответственно, они способны дать максимальную нагрузку во время занятий.

Сегодня гироскопические тренажеры — это отличный способ поддержать здоровье своих суставов и тонус мышц. Если же придерживаться систематических тренировок, можно сделать руки мощными, сильными и защитить их от травм в будущем. Гироскопический эспандер пригодится пожилым людям, детям, мужчинам, он идеален для женщин.

NSD PowerXiaomiTorneoGyroscope Ball

Управление гироскопом и его калибровка – возможны ли эти действия в телефоне

Сразу скажем – стандартными средствами вы не сможете изменить настройки, заложенные производителем в этот датчик. Вы можете только включить или отключить определённую функцию, напрямую связанную с гироскопом – автоповорот экрана. Делается это следующим образом (для примера возьмём ОС Android, телефон фирмы Xiaomi): 

 Описание действия Иллюстрация 
 Заходим в меню и находим пункт «Настройки»  
 Выбираем либо раздел «Экран» (как в нашем случае), либо «Дополнительные возможности»  
 Находим пункт «Автоповорот экрана» и выбираем нужное нам значение (вместо «ползунка» может быть «галочка»)  

Полностью гироскоп вы не сможете включить или выключить. Что же касается калибровки – некоторые программы, например, упоминаемая нами ранее Sensor Sense или штатная система на смартфонах Meizu, предлагают данную опцию. Но это, скорее, исключение, нежели правило.

Будьте осторожны, настраивая работу прибора – подобные действия под силу только опытным пользователям Android и iOS

Как применяется gyro sensor?

Этот прибор, по сути, усовершенствованная версия акселерометра. Благодаря ему ОС Андроид очень точно отслеживает передвижение и вращение телефона. Акселерометр можно назвать строительным уровнем. По поводу гироскопа можно сказать, что он даёт более точными данные показания в несколько раз.

Многие пользователи хотят в будущем купить VR-шлем под Андроид. В этом случае в телефоне gyro sensor должен быть обязательно. Этот прибор может следить за всеми поворотами головы человека, производя направление виртуального взгляда как раз туда, куда направлен взгляд человека.

Применять gyro sensor можно во время просмотра звёзд на небе. Можно скачать нужную программу, которая будет воспринимать, куда именно человек направил камеру, и показывать, как называются созвездия, которые пользователь на данный момент рассматривает.

Разумеется, данный прибор можно использовать в играх, в которых присутствует функция дополнительной реальности. К примеру, в таких играх, вреде Pokemon Go. Когда данный прибор в телефоне отсутствует, то покемоны начнут скакать по виртуальной травке. Но, когда такой прибор в телефоне присутствует, то данные существа будут скакать в настоящей реальности. В той области пространства, куда направлена вмонтированная камера.

Какие функции выполняет гироскоп в телефоне?

Данные технологии помогают реализовывать различные функции для смартфонов. Давайте рассмотрим, чем именно занимается в телефоне данный датчик?

Тряска смартфона. Это очень важная функция гироскопа. Ранее, человеку нужно было нажимать на кнопочку, или проводить пальчиком по дисплею, для принятия входящего вызова. Сейчас же, достаточно встряхнуть гаджет, и вызов принят. Таким же образом можно пролистывать фото, менять музыку или переходить к новой страничке электронной книжке;
Кроме этого, данная функция довольно удобна, когда вы применяете калькулятор. Пользователь, задействовав данную функцию может производить расчеты не используя руки. Также, если вы повернете дисплей на 90 и сделаете его горизонтальным, появятся дополнительные возможности;
С помощью гироскопа вы можете активировать Блютуз;
Данная функция позволяет использовать специфические приложения. Например, можно определить угол наклона, что полезно на стройке;
Данную возможность применяют и при определении местности, где находится человек

Другими словами, GPS отыскивает координаты, а этот датчик видит направление, что очень важно в навигаторе.

Разумеется, у данного устройства есть и свои недостатки, которые могут вам испортить от него впечатление. При его работе часть программ начинают более медленно работать или просто не отвечать на команды человека. Кроме этого, гироскоп может неправильно среагировать, если вы лежите и читаете, переворачиваясь про этом на другую сторону. Но, подобные недостатки убираются довольно быстро, просто отключив этот прибор.

Что такое гироскоп

Юла, она же волчок – известная игрушка. Она при быстром вращении сохраняет устойчивость на одной точке опоры. Это незамысловатое устройство является простейшим примером гироскопа – приспособления, реагирующего на изменения углов ориентации тела, на котором оно установлено, в трех плоскостях. Термин впервые использовал французский физик и математик Жан Фуко.

Гироскопы классифицируют по количеству степеней свободы и по принципу действия (механические и оптические). Вибрационные гиродатчики, подвид механических, широко используются в мобильных устройствах. Применение GPS-навигации отодвинуло на второй план изначальную функцию гироскопов – помощь при ориентации на местности, но эта технология все еще незаменима в современных моделях телефонов.

Отличие от акселерометра

На современных мобильных гаджетах часто установлены оба эти прибора. Ключевое отличие гироскопа от акселерометра и других сенсоров заключается в самом принципе работы данных аппаратов. Первый определяет собственный угол наклона относительно земли, а второй способен измерять линейное ускорение. Преимущество акселерометра – знание ускорения позволяет точно вычислить расстояние, на которое было перемещено устройство.

На практике оба прибора могут как заменять, так и дополнять друг друга. Фактически и тот, и тот лишь регистрируют положение относительно земной поверхности. Как и гироскоп, акселерометр может передавать сведения об ускорении смартфону, на который он установлен.Часто используются оба датчика; они хорошо взаимодействуют. В таблице зафиксированы ключевые особенности приборов.

Акселерометр

Гироскоп

Общие черты

Определяют свое положение, взаимодействуют с другим программным обеспечением

Различия

Определение собственного ускорения

Определяет угол наклона

Измеряет расстояние

Измеряет положение устройства

Принцип работы­

Простыми словами, гироскоп – это волчок, быстро вращающийся вокруг вертикальной оси, закрепленный на раме, которая способна поворачиваться вокруг горизонтальной оси, и закреплена на другой раме, которая поворачивается вокруг третьей оси. Как бы мы ни поворачивали волчок, он всегда имеет возможность все равно находиться в вертикальном положении. Датчики снимают сигнал, как волчок ориентирован относительно рам, а процессор получает информацию и считывает с высокой точностью, как рамы в этом случае должны быть расположены относительно силы тяжести.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий