Что такое гироскоп и как он применяется на практике

Гироскоп в телефонах

В телефонах нет волчка в привычном понимании слова. Смартфоны включают в себя микроэлектромеханическую систему, или МЭМС, в которой имеются микромеханические и микроэлектронные компоненты. И хотя устройство гироскопа в смартфоне существенно отличается от общепринятого и более понятного, целью его остается определение собственного угла наклона относительно земной поверхности.

Преобразование механической энергии в электрическую формирует последовательность битов, или бинарный код. Именно с помощью бинарного кода осуществляется функционирование всех компьютерных систем. В небольших по размеру устройствам типа смартфона волчок в буквальном смысле отсутствует, вместо него внутрь помещены специальные подвижные массы веществ. Смещение подвижных масс веществ провоцирует изменения электрической емкости конденсаторов, что регистрируется микропроцессором.

Конденсаторы могут быть заменены пьезокристаллами, которые широко применяются в датчиках определения положения типа акселерометров. С помощью преобразования давления и скорости в электрический сигнал: он специальным образом обрабатывается микропроцессором. Акселерометры и гироскопы устанавливаются в смартфонах, эти инерционные МЭМС-датчики имеют различающиеся принципы получения информации. Для многих современных смартфонов характерно наличие обоих видов устройств.

Наличие гироскопа в мобильном телефона фиксируется в технической документации. Он представляет собой компактный чип, который можно рассмотреть, лишь разобрав прибор.

Для чего нужен гироскоп в смартфоне

Назначение гироскопа с смартфоне переоценить сложно. Ведь благодаря ему наши телефоны могут:

использовать функцию встряхивания: раньше, до применения гироскопов в телефонах, для принятия звонка требовалось сделать свайп по экрану. Теперь же достаточно простого встряхивания! Никаких лишних затрат времени и сил, ведь, помимо принятия входящих звонков, встряхивание позволяет активизировать телефон при просматривании фотографий, пролистывании мелодий в плейлисте;
более полно использовать функцию калькулятора

Теперь стало возможным без использования рук выполнять многие действия, при повороте экрана на 90° появляется панель с дополнительными функциями;
находить поблизости смартфоны, в которых активизирована функция Bluetooth$
получить доступ к дополнительным функциям с вычислением угла наклона (например в процессе строительства);
гораздо лучше ориентироваться на местности с вычислением координат и расположением относительно земной оси, а также определять направление, что важно для полноценной работы навигатора.

Существенно расширяя возможности смартфона, гироскоп делает его удобнейшим и практичным гаджетом для многофункционального применения.

Что такое гироскоп?

Акселерометр может измерять линейное ускорение относительно системы координат. Это используется для определения ориентации телефона. В результате этого нововведения в свое время появилось множество новых полезных функций. В зависимости от ориентации телефона пользовательский интерфейс (UI) может автоматически поворачиваться в портретном или ландшафтном режиме. Благодаря этому появились новые возможности для создания мобильных игр.

В наше время сложно представить себе гоночную игру для смартфона, которая не поддерживает акселерометр. Каждый раз, когда автомобиль нужно было повернуть, приходилось нажимать определенную кнопку на сенсорном экране. Калибровка акселерометра вывела игровой процесс на новый уровень, ведь теперь мы можем выполнять повороты за счет наклонов мобильного устройства. Благодаря этому нововведению было создано множество популярных игр.

Но зачем телефону нужен гироскоп, если уже есть акселерометр? На самом деле акселерометр измеряет только линейное ускорение устройства, тогда как гироскоп определяет его ориентацию. Фактически он может фиксировать свое движение в пространстве, включая вертикальное и горизонтальное вращение.

Тем, кто интересуется, что такое гироскоп в смартфоне, будет интересно узнать о его практическом применении. Чтобы понять принцип действия этого устройства, нужно представить себе игру Counter-Strike, которую перенесли на мобильную платформу. В таких играх мы должны двигаться во всех направлениях. Без поддержки гироскопа нам нужно было бы провести пальцем по сенсорному экрану, чтобы получить возможность двигаться в правильном направлении. В результате через некоторое время пользователь пришел бы к выводу, что управление игрой реализовано неудачно.

Гироскопический датчик

Завершающий урок цикла «Первые шаги» посвятим изучению гироскопического датчика. Данный датчик, как и ультразвуковой, присутствует только в образовательной версии набора Lego mindstorms EV3

Тем не менее, пользователям домашней версии конструктора советуем тоже обратить внимание на данный урок. Возможно, что прочитав о назначении и использовании этого датчика, вы пожелаете его приобрести в дополнение к своему набору

Гироскопический датчик (Рис. 1) предназначен для измерения угла вращения робота или скорости вращения. Сверху на корпусе датчика нанесены две стрелки, обозначающие плоскость, в которой работает датчик

Поэтому важно правильно установить датчик на робота. Также для более точного измерения крепление гироскопического датчика должно исключать его подвижность относительно корпуса робота

Даже во время прямолинейного движения робота гироскопический датчик может накапливать погрешность измерения угла и скорости вращения, поэтому непосредственно перед измерением следует осуществить сброс в текущего показания датчика. Вращение робота против часовой стрелки формирует отрицательные значения измерений, а вращение по часовой стрелке — положительные.

https://youtube.com/watch?v=cXdLD48qdcM

Рассмотрим программный блок «Гироскопический датчик» (Рис. 2) Желтой палитры. Этот программный блок имеет три режима работы: «Измерение», «Сравнение» и «Сброс». В режиме «Измерение» можно измерить «Угол», «Скорость» или одновременно «Угол и скорость».

Давайте закрепим гироскопический датчик на нашем роботе (Рис. 3), подсоединим его кабелем к порту 4 модуля EV3 и рассмотрим примеры использования.

написать программу движения робота по квадрату с длиной стороны квадрата, равной длине окружности колеса робота.

Решение:

1. Перед началом движения сбросим датчик в , используя программный блок «Гироскопический датчик» Желтой палитры;
2. Мы уже знаем: чтобы проехать прямолинейно требуемое расстояние — необходимо, воспользовавшись программным блоком «Независимое управление моторами», включить оба мотора на 1 оборот.
3. Для поворота робота на 90 градусов в этот раз воспользуемся гироскопическим датчиком:
   1. используя программный блок «Независимое управление моторами», заставим робота вращаться вправо вокруг своей оси;
   2. используя программный блок «Ожидание» в режиме «Гироскопический датчик», будем ждать, пока значение угла поворота не достигнет 90 градусов;
   3. Выключим моторы;
4. Используя программный блок «Цикл» в режиме «Подсчет», повторим шаги 1 — 3 четыре раза.

Попробуйте решить Задачу №22 самостоятельно, не подглядывая в решение.

Источник

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.

it-tehnik.ru

Что такое гироскоп и для чего он нужен, принцип работы

Начнем с того, что гироскоп – это механическое или электромеханическое устройство, способное определять собственный угол наклона относительно земной поверхности. Если сравнивать его с другими подобными устройствами, изобретен он был относительно поздно, а именно в 1817 году. Основной элемент конструкции гироскопа представляет собой вращающийся вокруг вертикальной оси ротор-волчок, причем его ось может изменять положение в пространстве, а скорость вращения волчка значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Благодаря этому волчок всегда сохраняет свое положение независимо от действующих на него извне сил, в чём и заключается весь принцип работы гироскопа.

Первоначально это нехитрое устройство использовалось в качестве учебного пособия. Практическое применение ему нашли только спустя 60 лет, когда инженер Обри додумался устанавливать его в торпеды для стабилизации их курса. Сегодня это полезное изобретение, будучи многократно усовершенствованным, широко применяется в самых разных механизмах. Для точного определения положения в пространстве гироскопы используются в морских судах, самолетах, космических аппаратах, ракетах, симуляторах, радиоуправляемых устройствах вроде квадрокоптеров и, конечно же, в смартфонах.

Небольшая историческая справка

Изобретателем устройства считают астронома немецкого происхождения Иоганна Боненбергера. В начале ХIХ века приспособление было массивным. Чтобы читатель имел представление, прибор был устроен также, как и простой волчок.

Механизм, элементы которого могут крутиться вокруг 3-х осей, именуют гироскопом с 3-мя степенями свободы. Как работает простейший гироскоп:

• это устройство с устойчивой осью вращения;
• сила, воздействующая на ось, смещает ее в плоскости, расположенной перпендикулярно вектору силы.

В начале прошлого столетия гироскоп получил применение на монорельсовых дорогах. Российский изобретатель П. П. Шиловский решил использовать его в автомобилестроении. Воплотив намерения в жизнь, он создал гирокар — двухколесное авто. Уравновешивал машину гироскопический эффект. Механизм в этом транспортном средстве располагался точно посередине, имея возможность отклоняться в обе стороны на 25 градусов. Слева и справа подвешивали пару тяжелых маятников.

Ощутить максимальный гироскопический эффект можно, катаясь на велосипеде.

По принципу работы различают механический и оптический гироскоп. Механические устройства в оригинальной конструкции все реже применяются на практике. Вибрационные датчики — разновидность механических. Эта категория получила значительное распространение в высокотехнологичных портативных устройствах.

Функции гироскопа

Зачем нужен гироскоп в смартфоне? Применение датчика открывает следующие возможности. В первую очередь благодаря элементарному встряхиванию мобильного телефона пользователь способен быстро ответить на входящий звонок. Гироскоп позволяет просматривать изображения, переключать аудиозаписи в плеере, облегчает переворачивание страниц во время просмотра текстовых документов.

Еще зачем гироскоп в смартфоне? Чрезвычайно удобным модуль становится при использовании калькулятора. Благодаря отклонению гаджета в ту или иную сторону можно выбирать функции умножения, деления, вычитать и слагать значения.

Разработчики мобильных устройств нашли применение гироскопу также при работе с различными приложениями и программным обеспечением. При встряхивании некоторых устройств автоматически происходит обновление Bluetooth. Очень удобным наличие модуля становится при необходимости измерения уровней и углов наклона.

Гироскоп незаменим в случае работы с электронными картами. Модуль дает возможность определять точное положение пользователя на определенной местности. При запуске навигатора карта будет менять положение вслед за поворотом человека. Если пользователь развернется лицом к тому или иному объекту, это сразу же отобразится на визуальной схеме. Такая функция будет крайне полезной для людей, которые увлекаются активным отдыхом, в частности путешествиями и ориентированием на местности.

Без гироскопа не могут обойтись любители мобильных игр. Функциональный модуль способствует созданию более реалистичной картинки и облегчает управление. Особенно правдоподобными благодаря гироскопу становятся всевозможные симуляторы, шутеры, трехмерные бродилки. Чтобы езда на виртуальной машине либо полет на самолете казались более реальными, достаточно изменения положения смартфона в одной из плоскостей.

Если пользователь мобильного телефона в дальнейшем планирует использовать шлем виртуальной реальности, в таком случае наличие гороскопа выступает обязательным условием. Без датчика станет невозможным отслеживание системой смартфона поворотов головы, перемещения человека в пространстве.

Что такое гироскоп в смартфоне

Современные мобильные устройства в большинстве своем оснащены гироскопами. Их еще называют гиродатчиками. Этот элемент смартфона работает на постоянной основе, автономно, не требует калибровки. Этот прибор не нужно включать, но в некоторых телефонах есть функция отключения с целью экономии энергии. Выполнен он в виде микроэлектромеханической схемы, расположенной под корпусом смартфона.

Для чего нужен

Внедрение технологии гиродачиков в мобильные девайсы существенно расширило их функционал и добавило новый способ управления устройствами. Например, простое встряхивание телефона позволит ответить на входящий звонок. Изменение ориентации экрана с помощью наклонов смартфона тоже реализовано благодаря гиродатчикам; этот прибор обеспечивает стабилизацию камеры. В приложении «Калькулятор» простой поворот экрана на 90 градусов открывает дополнительные функции программы.

Гиродатчик очень упростил пользование встроенными в смартфон картами. Если человек повернет свой девайс «лицом» к, скажем, конкретной улице, то это отобразится на карте с высокой точностью. Хороший смартфон с гироскопом обеспечивает пару интересных возможностей для мобильного гейминга. Управление виртуальным автомобилем становится невероятно реалистичным, когда для вождения машины используются повороты смартфона. В технологиях виртуальной реальности с помощью гиродатчиков отслеживаются повороты головы.

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.

droidov.com

Принцип работы

Принцип работы гироскопа заключается в грузиках, которые вибрируют на плоскости с частотой скорости умноженной на перемещение. При повороте гироскопа возникает так называемое Кориолисово ускорение. Если вы пропускали физику в школе или не знаете, то у всех тел есть единое свойство — при вращении они сохраняют свою ориентацию относительно направления силы тяжести. По сути, гироскоп — это волчок, который вращается вокруг вертикальной оси, закреплённый в раме, которая способна поворачиваться вокруг горизонтальной оси, и в свою очередь закреплена в другой раме, которая может поворачиваться вокруг третьей оси. Таким образом, можно придти к выводу: как бы мы не поворачивали волчок, он всегда имеет возможность всё равно находиться в вертикальном положении. Датчики снимают сигнал, как волчок ориентирован относительно рам, а процессор считывает, как рамы в этом случае должны быть расположены относительно силы тяжести.

Гироскопы применяются в технике. Они используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас и т. п.), так и в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов. Что касается той самой системы стабилизации, то она бывает трёх типов: система силовой стабилизации (используется на двухстепенных гироскопах), система индикаторно-силовой стабилизации (также на двухстепенных гироскопах) и система индикаторной стабилизации (на трёхстепенных гироскопах).

А теперь поподробнее об этих трёх основных типах. Система силовой стабилизации: для стабилизации вокруг каждой оси требуется один гироскоп. Сама стабилизация осуществляется непосредственно гироскопом, а также двигателем разгрузки. В начале действует гироскопический момент, а потом уже подключается двигатель разгрузки. Система индикаторно-силовой стабилизации: для стабилизации также требуется один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки, но в начале появляется небольшой гироскопический момент. И последняя — система индикаторной стабилизации: для стабилизации вокруг двух осей нужен один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки.

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: Google LLCPrice: 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: NOVA SYSTEM LIMITEDPrice: 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: FinalWire LtdPrice: 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.

Новейшие смартфоны оснащены многочисленными датчиками. Одним из самых полезных модулей выступает гироскоп. Для чего такое устройство внедряют в системы сотовых телефонов? Гироскоп в смартфоне – что это? Какие функции на него возложены? Обо всем этом пойдет речь в нашей публикации.

Для чего он нужен в телефоне?

Несколько лет назад, магнитометр с дюжиной возможностей можно было встретить только во флагманских смартфонах. Сейчас же, он установлен практически в каждый телефон. Смартфон, укомплектованный магнитометром (работающим по принципу датчика Холла) позволял измерять величину электромагнитной индукции различных приборов, управлять бесконтактно некоторыми функциями телефона (например листание фотографий с помощью жестов, без физического контакта) и т.д.

Хотя магнитометр и установлен во множество мобильных устройств, не в каждом его функции реализованы на полную.

Делается это по техническим (например, не хватает места в конструкции телефона или для уменьшения энергопотребления) и финансовым (в бюджетных моделях) причинам. Если убрать все дополнительные функции, задача упомянутого сенсора сводится к двум основным функциям:

1. Цифровой компас.
   Используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения. При помощи датчика, GPS поиск происходит быстрее.
2. Взаимодействие с аксессуарами.
   Приобретя магнитный чехол для смартфона, датчик позволит смартфону включать и отключать дисплей в зависимости от удаления/приближения магнита на аксессуаре.

Эффект «выключения дисплея» можно заметить при закрытой крышке в раскладных телефонах.