Гироскоп: применение в технике

Гироскоп в телефоне — что это за датчик?

Здравствуйте. Практически любой смартфон, выпущенный после 2010 года, оснащается разными полезными сенсорами. Сегодня хочу рассказать про гироскоп в телефоне. Что это за датчик, для чего нужен, и как включить?

Дополнительные возможности гаджета

Ранее я рассказывал о датчиках Холла, приближения. Помимо них девайс может иметь акселерометр, температурный сенсор, магнитный и т.д. Все эти микросистемы позволяют существенно расширить функционал устройств, чтобы их можно было использовать в качестве строительного уровня, компаса, термометра, измерителя расстояний до объектов.

Стоит отметить, что многие путают понятие «G-sensor» и «гиродатчик», или же считаю, что это одно и то же. Несмотря на похожий принцип действия, всё же, это совершено разные вещи.

Гироскоп является сложным приспособлением, состоящим из нескольких обручей, закрепленных на подставке. А внутри них располагается подвижный диск, реагирующий на изменение вектора гравитационной силы.

На самом деле, в компактных гаджетах применяется чуть другой механизм, габариты которого не превышают десяти миллиметров, а высота – около 3 мм.

Для чего нужен гироскоп в смартфоне?

Этот датчик позволяет определять пространственное положение телефона, относительно 3-х плоскостей (вспоминаем школьный курс геометрии – оси X, Y и Z). А вот акселерометр предназначен для измерения направления ускорения, что полезно для автоматического поворота изображения на экране.

Гиродатчик улавливает даже самые незначительные движения в любом направлении – наклоны устройства, его повороты. Но заем это нужно? К слову, впервые этот сенсор начали использовать в Айфонах, владельцы которых сразу же ощутили преимущества. Самый простой пример – это возможность принять входящий звонок («взять трубку»), просто встряхнув смартфон. Также, можно с легкостью листать картинки в галерее, переворачивать страницы в процессе чтения книг, переключаться с одного трека да другой в музыкальном проигрывателе.

Но самым важным аспектом использования гироскопа является игровая индустрия. То есть, некоторые игры позволяют управлять персонажем с помощью поворотов корпуса. Особенно это актуально для гоночных симуляторов, где смартфон превращается в руль, а если его наклонять вперед/назад, то можно таким образом увеличивать скорость/тормозить.

Существует огромное количество интересных игр, которые датчик гироскоп превращает в настоящие шедевры, увлекающие не на один час. Я не буду перечислять их в этом посте, думаю, Гугл поможет Вам найти интересные варианты.

Как узнать, есть ли на телефоне гироскоп?

В случае со смартфонами iPhone можно запросто ответить на этот вопрос. У всех моделей версии 4 и выше этот датчик присутствует. А вот для устройств на базе Андроид ситуация чуть запутаннее, ведь производителей намного больше. Проверить можно двумя способами:

  • Ознакомившись с детальными характеристиками на официальном сайте (или в комплектной документации);
  • Установить любое приложение, которое тестирует возможности девайса. Лучшими утилитами являются Aida64 и AnTuTu. Но лично мне больше нравиться софт Sensor Kinetics, который специализируется на проверке работоспособности всех датчиков.

Бытовая электроника

Модуль цифрового гироскопа, подключенный к плате Arduino Uno

Помимо использования в компасах, самолетах, компьютерных указательных устройствах и т. Д., Гироскопы были внедрены в бытовую электронику. Первое использование гироскопа в бытовой электронике было популяризировано Стивом Джобсом в Apple iPhone .

Поскольку гироскоп позволяет рассчитывать ориентацию и вращение, дизайнеры внедрили их в современные технологии. Интеграция гироскопа позволила более точно распознавать движение в трехмерном пространстве, чем предыдущий одиночный акселерометр в ряде смартфонов. Гироскопы в бытовой электронике часто сочетаются с акселерометрами (датчиками ускорения) для более надежного определения направления и движения. Примеры таких приложений включают смартфоны, такие как Samsung Galaxy Note 4 , HTC Titan , Nexus 5 , iPhone 5s , Nokia 808 PureView и Sony Xperia , периферийные устройства игровой консоли, такие как контроллер PlayStation 3 и Wii Remote , а также наборы виртуальной реальности, такие как Oculus Rift .

Nintendo интегрировала гироскоп в контроллер Wii Remote консоли Wii с помощью дополнительного оборудования под названием « Wii MotionPlus ». Он также включен в контроллеры Joy-Con 3DS, Wii U GamePad и Nintendo Switch , которые обнаруживают движение при повороте и тряске.

Круизные лайнеры используют гироскопы для выравнивания чувствительных к движению устройств, таких как самовыравнивающиеся бильярдные столы.

Гироскоп с маховиком с электрическим приводом, вставленный в велосипедное колесо, продается как альтернатива тренировочным колесам. Некоторые функции телефонов Android, такие как PhotoSphere или 360 Camera, а также использование гаджета VR не работают без датчика гироскопа в телефоне.

Недостатки

Но наличие в смартфоне гироскопа может обернуться минусом, да таким, что отдельные пользователи стараются сразу же отключить функциональный модуль. Речь идет о реакции некоторых приложений на изменения положения сотового телефона в пространстве со значительным запозданием.

Сравнительным недостатком наличия гироскопа в смартфоне выступают неудобства, которые способны возникать при чтении электронной книги. Если пользователь произвольно меняет позу, датчик тут же преобразит ориентацию странички в соответствующей плоскости. Подобные моменты обычно вызывают раздражение.

Принцип работы гирокомпаса

В основу работы гирокомпаса положен принцип работы гироскопа, что вполне понятно из названия этого средства навигации. Будучи раскрученным, гироскоп сохраняет свое положение благодаря кардановому подвесу, всегда указывая в одном направлении.

Однако сам по себе гироскоп не может служить гирокомпасом по двум основным причинам. Во-первых, будучи отклоненным от плоскости меридиана, гироскоп не возвращается к ней, а во-вторых, ось гироскопа совершает колебания около плоскости меридиана, что также мешает точности определения курса при навигации.

Для того, чтобы гироскоп стал гирокомпасом, нужно каким-либо образом сделать так, чтобы ось его вращения постоянно находилась в плоскости меридиана. Это становится возможным благодаря смещению центра тяжести гироскопа ниже уровня его подвеса. Такой гирокомпас со смещенным вниз центром тяжести называется маятниковым.

В современных гироскопах вместо карданового подвеса используют камеры с разными способами снижения сопротивления при вращении гироскопа. Например, в судовых гирокомпасах используется герметичная сферическая камера, заполненная водородом и имеющая в придонной части небольшое количество смазывающего масла. Чтобы исключить соприкосновение камеры с дном сосуда и крышкой, в самых современных вариантах гироскопа ее удерживают в подвешенном состоянии с помощью водной струи, что получается дешевле старых вариантов, использующих различные жидкие смеси и ртуть.

В гирокомпасе во время его работы может возникать прецессия (колебания), которая пытается выровнять ось гирокомпаса параллельно оси вращения Земли. Девиации (отклонения в показаниях) гирокомпаса возникают во время движения транспорта, на котором установлено это навигационное устройство. Они возникают также при смене широты и курса и требуют поправок.

Современные сложные модели гирокомпасов самостоятельно устраняют девиации с помощью специальных схем с микропроцессором, но на случай сбоя электроники прилагаются таблицы, позволяющие сделать поправки самостоятельно.

Механический гироскоп

В 1852 году французский физик, механик и астроном, будущий член Парижской академии наук и член-корреспондент Петербургской академии наук, Жан Бернар Леон Фуко описал созданный им прибор, который он назвал гироскопом (от греч. gyros — «круг», gyrou — «кружусь», «вращаюсь» и scopeo — «смотрю», «наблюдаю»). Как показал Фуко, с его помощью можно автономно определять направление движения объекта и его скорость.

Как уже было сказано, изобретение гироскопа стало в известном смысле результатом изучения поведения древнейшей детской игрушки — волчка. Если раскрутить волчок относительно оси симметрии, то выясняется, что он оказывает энергичное сопротивление попытке изменить положение оси вращения, его ось вращения устойчиво сохраняет свое положение при наклонах основания или толчках. Именно в силу этого свойства вращающийся волчок не падает, а его ось описывает конус вокруг вертикали; это движение называется регулярной прецессией тяжелого твердого тела. Можно показать, что ось волчка в конце концов устанавливается параллельно земной оси. Этим и объясняется применение «волчка» в гироскопах.

В гироскопе Фуко ротор (волчок) был установлен в карданов подвес с вертикальной осью наружной рамки. Фуко указал на три возможности использования гироскопа:

  • если быстровращающийся ротор имеет три степени свободы, то его ось вращения сохраняет неизменную ориентацию в инерциальном пространстве, что позволяет с помощью такого прибора наблюдать вращение Земли;

  • если внутреннюю рамку жестко связать с наружной так, чтобы ось ротора могла поворачиваться лишь в горизонтальной плоскости, то эта ось стремится установиться в плоскость меридиана;

  • если наружную рамку жестко связать с корпусом, а внутренней рамке дать свободу вращения относительно ее оси и установить ось ротора в плоскость меридиана, то она стремится установиться параллельно оси вращения Земли.

     Гироскопы за последние сто пятьдесят лет прошли в своем развитии четыре больших этапа принципиальных преобразований, каждый из которых непосредственно связан с историей развития физики и технологий

Свободно вращающийся гироскоп под воздействием внешней силы отклоняется не внаправлении этой силы, а перпендикулярно ей — прецессирует. В авиации, например, это свойство позволяет судить о движении самолета в пространстве в отсутствие ориентиров. Прецессия возникает, например, если крыло самолета, в котором установлен гироскоп, начинает крениться

Тогда пилот на приборной доске видит угол поперечного крена, что очень важно, если нет никаких ориентиров. Кроме того, он видит продольный крен, от носа до хвоста

Если гироскоп связан с акселерометрами (приборами, измеряющими скорость самолета), то может функционировать как автопилот, то есть автоматически поддерживать самолет на курсе.

Где еще применяют гироскоп

Прибор получил применение:

  • в навигационной системе;
  • для стабилизации оборудования, подверженного вибрациям;
  • в автоэлектронике: видеорегистраторах, охранной сигнализации, беспилотных механизмах;
  • в спутниковых тарелках;
  • в офисной технике;
  • в бытовых электронных устройствах (например, диск СВЧ вращается с помощью гироскопа);
  • в системах реагирования на опасности.

Гиродатчик применяют и в стабилизаторах для камеры. Предназначены они для компенсирования движений во время съемки фото и видео по двум или трем осям. В основе принципа работы стабилизатора камеры лежат сложные электромеханические гироскопы.

Принцип действия приспособления предполагает применение его в авиации, судоходстве и космонавтике. Любое судно, которое ходит на далекие расстояния, оснащено гирокомпасом. Для чего он нужен? Для автоматизированного управления на борту или работы в ручном режиме.

Военные корабли оборудованы целой системой гироскопов. Она координирует боеготовность морской артиллерии. В обязательном порядке этими механизмами оснащаются воздушные судна. В летательном аппарате датчики отвечают за информированность экипажа о работе навигации, а также системы стабилизации.

При покупке VR-шлема для дальнейшего сопряжения со смартфоном, наличие свободного гироскопа в нем — самая нужная позиция. Датчик в состоянии следить за поворотами головы, перемещая виртуальный взгляд в том направлении, в котором смотрят глаза пользователя.

Гироскоп на Андроиде применяется для изучения звездного неба. Если в телефоне осуществлена настройка специального приложения, то смартфон посредством камеры будет ориентироваться в сторонах света. Приложение отобразит наименования созвездий в поле зрения телефона.

Гироскоп – полезное изобретение, функционал которого расширяется вместе с техническим прогрессом.

Гироскоп в телефоне — что это и для чего нужен

Гироскоп в телефоне — что это? Если вы также задаетесь этим вопросом, как и многие пользователи, то эта статья для вас. В ней мы поговорим о том, что такое гироскоп в смартфоне, зачем он нужен, и как узнать есть ли данный прибор на вашем устройстве.

Что такое гироскоп

Современные смартфоны снабжены целым рядом различных датчиков. Практически каждое устройство оснащено регулятором освещения, движения, приближения. Кроме этих приборов большинство современных телефонов имеют на своем борту акселерометр, который способен реагировать на перемещение смартфона в двух- или же трехмерной плоскости. Тем не менее для того, чтобы мобильный девайс мог полноценно ориентироваться в пространстве, в нем должен быть установлен гироскоп.

Гироскоп в телефоне – это микроэлектромеханическая система, которая способна превращать угловые скорости в электрические сигналы. Проще говоря, это прибор, благодаря которому можно определить, на сколько градусов телефон наклонился относительно оси. Гироскоп представлен в современных смартфонах в виде небольшого чипа. Как правило, размер прибора составляет пару миллиметров, а то и меньше.

Зачем нужен гироскоп

Что такое гироскоп в телефоне разобрались, но для каких целей он используется? Этот прибор имеет целый ряд применений. Чаще всего датчик ориентации используют в игровой индустрии. На просторах Плэй Маркета можно найти кучу приложений, которые основаны на использовании гироскопа. Гонки, шутеры, симуляторы – благодаря датчику ориентации эти игры становятся реалистичнее и интереснее.

Кроме этого, гироскопы получили широкое применение в области GPS-навигации. Благодаря данному прибору карты стали по-настоящему интерактивными. Теперь навигационные приложения отслеживают не только ваше месторасположение, но и поворот тела. К примеру, если вы стоите лицом к лесу, то это обязательно отобразиться на карте. Если же вы измените положение своего тела на 180 градусов, то соответствующие изменения произойдут и в навигационном приложении. Те, кто хоть раз пользовались сервисами по типу Google Maps, понимают, что благодаря гироскопу ориентироваться на местности становиться значительно легче.

Порой разработчики привязывают к гироскопу определенный функционал. К примеру, в некоторых моделях чтобы ответить на звонок или же перелистнуть страницу электронной книжки достаточно слегка встряхнуть телефон. А в некоторых случаях гироскоп отвечает за активацию функции Bluetooth.

Есть ли гироскоп на телефоне?

Чтобы определить есть ли гироскоп на вашем телефоне достаточно взглянуть на характеристики устройства. Просто вбейте в Гугл название своего смартфона и почитайте его технические параметры. Если же вы не знаете какая у вас модель телефона, то в таком случае есть альтернативный способ. Проверить наличие гироскопа на телефоне можно, воспользовавшись специальными мобильными утилитами. Благо, на просторах Плэй Маркета подобных программ пруд пруди. Рассмотрим же как проверить гироскоп через Gyroscope Test:

  1. В Плэй Маркете скачайте и установите приложение Gyroscope Test. Данная программа распространяется совершенно бесплатно.
  2. После того как утилита установится на ваш смартфон, запустите ее. Программа запросит доступ к куки файлам. Предоставляем приложению эти данные.
  3. Затем мобильная утилита проанализирует приборы, которые установлены на вашем телефоне. После этого приложение подготовит отчет. С его помощью вы можете узнать есть ли на вашем устройстве гироскоп.

Как заниматься

Занятия с гироскопическим шаром можно проводить в любом месте: дома, в зале, даже в общественном транспорте. Вот как пользоваться им правильно:

  1. Сначала нужно запустить гироскопический тренажер. Сделать это можно пальцами или при помощи специальной нити, которая входит в комплект.
  2. Он начнет вертеться в противоположном направлении от движения рук. При этом его необходимо удержать. Чем сильнее тренажер вертится, тем сложнее с ним справиться.
  3. Если прилагать силы во время вращения тренажера, он начинает отклоняться от своей оси, возникает дополнительный барьер. Шар будто хочет вырваться из рук, но его следует удержать.

Во время занятий кисть руки выдерживает нагрузку от 1 до 15 кг. Если пользователь начинающий, ему рекомендуется использовать эспандер на небольших скоростях вращения.

Разработано несколько вариантов упражнений с использованием такого тренажера:

  1. Для улучшения силы хвата и развития ловкости пальцев. Тренажер нужно зажать только кончиками пальцев руки, привести его в движение. Одновременно начать делать неспешные круговые движения. В процессе тренировки рекомендуется менять направление вращения руки, мяча.
  2. Для тренировки запястья. Тренажер следует захватить всей кистью. Вращения нужно совершать, сгибая руку именно в области запястья. Постепенно увеличивать скорость. Движения нужно совершать поочередно по часовой стрелке и против нее.
  3. Для работы предплечья. Эспандер нужно зажать всей кистью. Вращения следует совершать всей рукой, начиная от локтевого сустава до пальцев. Кисть при этом должна быть зафиксирована.
  4. Для трицепса. Руку необходимо вытянуть, слегка повернув вовнутрь. В таком положении можно крутить тренажер. Эффективнее всего мускулы будут работать, если амплитуда вращения будет небольшой.
  5. Для бицепса. Положение руки — в сторону, локоть согнут вниз. Теперь можно вращать эспандер. Постепенно рекомендуется наращивать темп.
  6. Для проработки плеча. Вытянув руку в сторону, необходимо вращать тренажер, зажав его кистью. Главное условие — во время упражнения не сгибать локоть.

Можно для себя разработать целый план тренировки, которая будет включать необходимые упражнения. Начинать лучше с малого — с 3–5 минут в день, увеличивая продолжительность тренировки до 30–40 минут.

Гироскоп в смарт часах

Смарт часы, или фитнес-браслет, прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Благодаря им во многом упрощаются повседневные дела, появляется дополнительная мотивация для активизации собственной жизни. Поднятие руки, на которую надеты «умные» часы, провоцирует срабатывание экрана – и именно благодаря гироскопу. А изменение положения кисти руки влечет за собой изменение положения картинки на экране смарт часов. Значит, даже во время вождения автомобиля можно безопасно читать текст с часов, который будет поворачиваться вместе с рукой.

В новых Apple Watch имеется даже особая функция распознавания критической ситуации, когда человек упал и лежит без движения: благодаря гироскопу срабатывает вызов в службу спасения!

Именно гироскоп «отвечает» за подсчет сожженных калорий при разнообразных занятиях спортом, считает шаги во время прогулки. Анализируя частоту переворотов во время сна, гироскоп в смарт часах может установить качество отдыха.

Гироскоп следует отнести к разряду устройств, которые делают многие наши дела более удобными, а также преподносить большой объем информации. Гаджеты становятся неотъемлемой частью нашего быта, наличие в них гироскопа облегчает процесс пользования.

Model

The Gyroscope ’s associated subclass is the class.

The has a , which is the device’s main gyroscope sensor.

The has an associated which is .

The is a identified by the string «gyroscope». Its is .

A of a of includes three whose are «x», «y», «z» and whose contain current about the corresponding axes.

The angular velocity is the rate at which the device rotates
about a specified axis in a defined by the device.
Its unit is the radian per second (rad/s) .

The sign of the current depends on the rotation direction and
it must be according to the right-hand convention in a defined by the device, such that positive rotation around an axis is clockwise when
viewed along the positive direction of the axis (see figure below).

Что делать, если гироскоп не работает

Конечно, иногда бывает и такое, что датчик не работает или работает, но не очень корректно. В данном случае советуем произвести калибровку гироскопа — это часто можно сделать при помощи встроенных возможностей девайса, если нет, то в магазинах приложений найдётся много утилит, призванных помочь вам в этом. Возможно, что вы и сами просто отключили модуль — распространённая ситуация, когда хочется почитать, лёжа в кровати, а текст упорно разворачивается в альбомную ориентацию. Согласитесь, неудобно. Потому многие и отключают модуль, и, как это часто бывает, потом забывают включить его снова. Но если и модуль включен, и калибровка не помогла — что ж, самое время посетить сервисный центр.

Датчиками называются различные устройства, считывающие дополнительную информацию. Данные решения делают работу с телефоном, планшетом или другим гаджетом удобнее и добавляют устройству функциональности.

Наличие множества датчиков в современных мобильных устройствах, это известный факт, но вот сколько их и для чего эти датчики применяются – загадка. Многие производители указывают только основные общеизвестные датчики, вроде акселерометра, гироскопа и датчика приближения. Но подавляющее большинство производителей вообще мало что пишут об использованных датчиках и другой электроники, которой напичкан их девайс.

Мы решили разъяснить ситуацию с датчиками смартфонов и планшетов. Цель статьи – рассказать, какие бывают датчики, для чего они служат, в каких устройствах их можно найти и каким образом.

Как проверить гироскоп в телефоне

Трудно найти смартфон, в которым бы отсутствовал датчик для определения положения устройства в пространстве. Гироскоп не нужно как-то активировать в настройках, а вот проверить его работоспособность лишним не будет. Легче всего это сделать через запуск видео в 360 градусов на YouTube.

Developer:

Price:
Free

Для этого нужно выполнить следующие действия:

  1. Откроем мобильное приложение YouTube.
  2. В поиске введём запрос «360 градусов».
  3. Запустим любое видео, поддерживающее просмотр в режиме 360 градусов.
  4. Попробуем повернуть телефон. Если изображение изменяется относительно угла наклона, то гироскоп работает корректно. В том случае, когда ничего не происходит, убедитесь в активации автоповорота экрана.

Таким же образом можно запустить игру и попытаться управлять персонажем. Если всё работает корректно, то значит гироскоп исправен. А вот для более точных тестов необходимо воспользоваться специальным приложением. В качестве примера рассмотрим работу утилиты Sensor Box For Android.

Developer:

Price:
Free

Установим приложение из Google Play, а после выполним рекомендации инструкции:

  1. Переходим во вкладку «Sensor Box».
  2. Нажимаем по пункту «Accelerometer Sensor».
  3. Теперь поворачиваем телефон и следим за шариком на экране. Если объект на экране синхронно передвигается при наклоне телефона, то значит, что с гироскопом или акселерометром всё в порядке. Также можно нажать по строке «Hardware», где будет указана информация об установленном датчике.

При желании можно установить другое приложение, например, AnTuTu Benchmark или AIDA64, и провести полную проверку смартфона.

Developer:

Price:
Free

Например, в случае использования AIDA64, нужно запустить приложение и перейти в раздел «Датчики». Здесь вы получите информацию об установленных комплектующих, где и будет указаны данные о гироскопе.

Подводя итоги отметим, что гироскоп – важный датчик, позволяющий системе определять положение телефона в пространстве. Без него было бы невозможно активировать автоповорот экрана, просматривать видео в очках виртуальной реальности и корректно пользоваться навигацией.