ژیروسکوپ چیه؟؟؟

[armay]

سلام دوستان
میخواستم بدونم ژیروسکوپ چیه؟ یا مثلا چه کارایی میتونه انجام بده که نمیشه با شتاب سنج و قطب نما انجام داد؟؟؟
(فقط از خودتون بگید چون حدودا تمام اینترنت رو دیدم ولی بازم کامل متوجه نشدم)

[ebismps]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

سلام
ژیروسکوپ وسیله ای است مکانیکی یا الکترومکانیکی یا الکترونیکی دارای دو یا سه محورکه هرگونه انحراف ازحالت zero (تنظیم حالت صفر یاساکن) در هر یک از محورها(x,y,z) را نشان میدهد.
کاربردهاش هم تو هواپیما وکشتی و موشکه.(تصحیح یا اعلام انحراف )

[Study]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

احتمالا منظور شما از ژیروسکوپ سنسور الکترونیکی ژیرسوکوپ یا همون gyro هست، عملکردش با شتاب سنج و قطب نما کاملا متفاوت هست، چیزی که ژیروسکوپ مستقیما به شما میده سرعت زاویه ای هست نه زاویه، شما میتونید با خواندن شتاب استاتیک شتاب سنج مقدار زاویه رو متوجه بشید اما سرعت زاویه ای رو به شما نمیده و باید با محاسبات تغییرات زاویه در زمان سرعت زاویه ای رو به دست بیارید و البته برعکس، یعنی جایرو یا ژیروسکوپ به شما سرعت زاویه ای میده و شما میتونید با محاسبه از اطلاعات اون مقدار زاویه رو به دست بیارید.
اما سرعت زاویه ای چی هست و به چه درد میخوره و خلاصه اینکه ژیروسکوپ به چه درد شما میخوره که شتاب سنج نمیخوره:
همونطور که گفتم ژیروسکوپ سرعت زاویه ای رو مستقیما به شما میده، مثلا سرعت 5 درجه بر ثانیه رو در جهت حرکت عقربه ساعت از اون میخوانید، این یعنی وسیله شما داره با سرعت گردش درجه در ثانیه حول اون محور گردش میکنه، مثلا شما یک پرنده یا هر وسیله ای طراحی کردید که باید موازی با سطح افق باشه و سنسور شتاب سنج و جایرو بهش وصل کردید، با کج شدن وسیله حول محور مثلا ایکس شتاب سنج به شما اطلاع میده که الان وسیله بجای زاویه صفر شد زاویه یک، چند لحظه بعد شد زاویه 2 و همینطور داره افزایش پیدا میکنه و کج تر میشه، اینکه این با چه سرعتی داره کج میشه رو جایرو به شما گزارش میده، یعنی همینکه شروع کنه به کج شدن اگر سرعت کج شدن یا دورانش حول اون محور کم باشه جایرو سرعت زاویه ای کمتر و اگر زیاد باشه سرعت زاویه ای بیشتر رو گزارش میده و شما با علم بر اینکه وسیله شما در حال حاضر با چه سرعتی داره کج میشه ضرایب اصلاح رو به سیستم اعمال میکنید تا دوباره به سطح افق برگرده، شما میتونید با فرمول های ریاضی و مشتق و انتگرال عملکرد جایرو رو از شتاب سنج بگیرید و بر عکس اما در اون صورت نیازمند زمان بیشتری هستید مثلا باید شتاب سنج رو توی بازه زمانی های خاص بخوانید تا متوجه بشید مثلا در 1میلی ثانیه 4 درجه کج شده پس سرعت دورانش میشه 4000 درجه بر ثانیه، در حالی که جایرو همین سرعت دوران رو در لحظه اول میتونه به شما بده بدون اینکه توی برنامه محاسباتی انجام بدید، و برعکس همین قضیه هم حام هست. به همین خاطر معمولا توی پرنده هایی که پایداری بیشتر لازم هست هم از شتاب سنج و هم جایرو استفاده می کنند تا بتونند سریع تر و بدون محاسبتا اضافی ضرایب مورد نیاز جهت اصلاج پایداری رو به سیستم اعمال کنند و اینکه با استفاده از هر دو سنسور لغزش و خطا رو کاهش بدهند.
ژیروسکوپ ها هم مثل شتاب سنج ها که محدوده اندازه گیری خاصی دارند بازه اندازه گیری خاصی دارند مثلا میگن فلان جایرو میتونه تا 300 درجه بر ثانیه رو اندازه گیری کنه!

[roboreza]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

دلیل استفاده از ژیروسکوپ با وجود شتابسنج اینه که شتابسنج حول محور z (یعنی حرکت heading) عدد نمیده و فقط شتابسنج و کامپس این کار رو انجام میده
دلیل دوم اینه که شوک ها مکانیکی (ضربه) روی شتابسنج اثر زیادی میذاره اما روی ژایرو این اثر رو نمیذاره
و در عوض خطای جمع شونده در ژیروسکوپ باعث میشه تا بعد از مدتی (این زمان بستگی به انوع انتگرال گیری و فیلترهای اجرا شده داره) خروجی زاویه دچار خطا بشه و این خطا رفته رفته بیشتر بشه
برای همین با ترکیب سنسورهای ژیروسکوپ،شتابسنج و کامپس ایرادهای هرکدوم رو با وجود دیگری برطرف میکنن و یه داده مطمئن در میارن
در ضمن در ژیروسکوپ حتما قسمتی از کار مکانیکی یا نوری هستش و الکترونیک تام نیست

[Study]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

دلیل دوم اینه که شوک ها مکانیکی (ضربه) روی شتابسنج اثر زیادی میذاره اما روی ژایرو این اثر رو نمیذاره

در کل درست میگید، همونطور که خودتون اشاره کردید اینها شوک هستند و ضربه لحظه ای هستند، اون بخش از نتایج شتاب سنج که به صورت نوسان یک لحظه میاد و قطع میشه به عنوان شتاب داینامیک شناخته میشه و شتابی که مرتب روی اون هست مثل شتابی که در اثر جاذبه زمین هست شتاب استاتیک هست، توی کار کردن با شتاب سنج و مخصوصا طرح هایی که از شتاب سنج برای موقعیت یابی استفاده میشه حتما از فیلترینگی استفاده میکنند که بتونه شتاب داینامیک و استاتیک رو کاملا از هم جدا کنه، در روش سخت افزاری با قرار دادن فیلترهایی مثل فیلتر خازنی و مقاومتی با فرکانسس مرتبط با فرکانس نوسانات و شوک های بدنه اینکار انجام میشه و معمولا از شتاب سنج های آنالوگ برای اینکار استفاده می کنند، چندین سال پیش من یک شتاب سنج آنالوگ روی بدنه کوادکوپتر بسته بودم اولش این مشکل رو داشتم باعد با مدار خازن و مقاومت شتاب های داینامیکش رو فیلتر کردم و هیچ شوکی دیگه از شتاب سنج توی محاسباتم مشکل ایجاد نمیکرد، در عوض حرکت های کوچک که برای موقعیت یابی رو نیاز داشتم از قبل فیلتر میگرفتم و نتیجه بعد از فیلتر رو ازش کم میکردم میشد حرکت های ریز!! برای امتحان از چنتا ماژول شتاب سنج دیجیتال هم استفاده کردم که خودشون امکان فیلتر کردن رو داشتند و قیمتشون هم خیلی بیشتر از شتاب سنج آنالوگ بود اما جالب اینجاست که اگرچه در کل جواب گرفتم ازشون اما هیچ کدوم به خوبی اون شتاب سنج آنالوگ که خودم سخت افزاری نوساناتش رو فیلتر کردم جواب ندادند چون فرکانس نوسانات بدنه من در دورهای مختلف موتورها با فرکانس فیلتر های از قبل طراحی شده اون دیجیتال های کاملا همخوانی نداشت و بعضی از نوسانات به صورت ناخواسته وارد سیستم استاتیک میشدیا از دست میرفت.

دلیل استفاده از ژیروسکوپ با وجود شتابسنج اینه که شتابسنج حول محور z (یعنی حرکت heading) عدد نمیده

کلا شتاب سنج حول هیچ محوری عدد نمیده، چیزی که شتاب سنج به شما میده مقدار شتاب در راستای محور هست نه حول محور، در حالی که ژیروسکوپ سرعت زاویه ای حول محور رو میده نه در راستای محور، وقتی شما دو محور عمود بر هم مثل X و Y دارید اگر سیستم شما حول محور Y گردش کنه سر محور X به سمت زمین میاد یا به سمت بالا میره، این باعث میشه مقدار شتاب استاتیک یا ثابت که از طرف جاذبه زمین در راستای محور X وارد میشه تغییر کنه چون تا الان این محور موازی با سطح زمین بوده و حالا که حول محور Y گردش کردید دیگه محور X موازی نیست با سطح افق و شتاب که از پایی داره به این محور اعمال میشه با توجه به تغییر شیبش تغییر میکنه، توی این حالت شتاب وارد بر محور Y هیچ تغییری نکرده اما گردش حول این محور باعث شده که شتاب وارد بر محور X تغییر کنه و عملا شما از این طریق متوجه مقدار گردش حول محور Y میشید که کاملا متناسب هست به مقدار شتاب استاتیک در راستای محور X. حالا شما گردش حول محور Z با شتاب سنج رو نمیتونید ازش بگیرید چون گردش حول این محور باعث تغییر شتاب استاتیک در راستای هیچ کدام از دو محور X , Y نمیشه و عملا شتاب سنج داده استاتیک خاصی به شما نمیده، به همین خاطر در اصطلاح میشه گفت مقدار گردش حول محور Z رو از شتاب سنج نمیشه گرفت نه اینکه شتاب سنج حول محور Z شتاب نده چون همونطور که عرض کردم وظیفه شتاب سنج این نیست که حول هیچ محوری شتاب یا زاویه بده، وظیفش این هست که در راستای محور ها مقدار بده. در کل حرف شما درست هست اما نوع بیانش ممکن هست طرف رو به اشتباه بندازه.

و در عوض خطای جمع شونده در ژیروسکوپ باعث میشه تا بعد از مدتی (این زمان بستگی به انوع انتگرال گیری و فیلترهای اجرا شده داره) خروجی زاویه دچار خطا بشه و این خطا رفته رفته بیشتر بشه
برای همین با ترکیب سنسورهای ژیروسکوپ،شتابسنج و کامپس ایرادهای هرکدوم رو با وجود دیگری برطرف میکنن و یه داده مطمئن در میارن

آفرین کاملا درسته، جایرو ها مقداری خطا یا لغزش دارند و شتاب سنج ها هم از اونجا که نمیتونند دقیقا تمام شتاب های لحظه ای رو کامل گزارش بدن و نمونه برداری بشند در هر دو خطا ایجاد میشه، از اونجا که جاذبه زمین همیشه یک مقدار ثابت هست تقریبا همیشه در یک ارتفاع خاص و ثابت و شرایط یکسان میشه مقدار شتاب ثابت از شتاب سنج خواند و از این طریق متوجه زاویه شد، وقتی که با اطمینان بالا زاویه از شتاب سنج خوانده بشه مقدار زاویه ای که از جایرو با محاسبات گرفته شده و دچار خطا شده رو از این طریق میشه مقایسه کرد و خطای سیستم رو ریست کرد، همچنین گردش حول محور Z که از محاسبات جایرو به دست اومده رو توسط مغناطیس سنج میشه مجددا کالیبره کرد چرا که قطب های مغناطیسی همواره ثابت هستند. به طور کلی در یک سیستم دقیق استفاده از هر سه این سنسورها و حتی فشار سنج لازم هست مخصوصا سیستم هایی که میخوان از این طریق موقعیت رو پیدا کنند و به سیستم های INS معروف هستند که در بسیاری از وسایل متحرک نظامی استفاده میشه. INS مخفف Inertial navigation system هست که همونطور که از نامش پیداست سیستم موقعیت یابی مبتنی بر اینرسی هست و با GPS کاملا متفاوت هست و کاربردهای خاص و جالبی هم داره.

[ebismps]

پاسخ : پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

در ضمن در ژیروسکوپ حتما قسمتی از کار مکانیکی یا نوری هستش و الکترونیک تام نیست

سلام
جهت اطلاع دوستان:
ایسی ژیروسکوپ 3محوره هم ساخته شده و تو بازار هم موجوده.

[نو رسیده]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

با سلام
جهت اطلاع دوم: ژیروسکوپ بر دو نوعه که یکیش مقدار زاویه رو از نقطه استارت (صفر) میده و نوع دومش سرعت زاویه ای در هر لحظه رو میده. از اونجا که توی سیستم کنترلی برای نویگیشن به هردوی اینها یعنی هم زاویه و هم سرعت زاویه ای نیاز هست، معمولا یکی دیگه ش رو از مشتق یا انتگرال گیری از سنسور بدست میارن.

[Study]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

با سلام
جهت اطلاع دوم: ژیروسکوپ بر دو نوعه که یکیش مقدار زاویه رو از نقطه استارت (صفر) میده و نوع دومش سرعت زاویه ای در هر لحظه رو میده. از اونجا که توی سیستم کنترلی برای نویگیشن به هردوی اینها یعنی هم زاویه و هم سرعت زاویه ای نیاز هست، معمولا یکی دیگه ش رو از مشتق یا انتگرال گیری از سنسور بدست میارن.

تا اونجا که من اطلاع دارم سنسورهای الکترونیکی جایرو ( تراشه یا قطعه خالص ) چه در نوع تک محور و چه دو یا سه محور تنها سرعت زاویه ای رو میده نه زاویه رو، اون چیزی که به اسم جایرو هست و به شما خود زاویه رو میده احتمالا ماژول جایرو هست نه خود سنسور خام. اگر من اشتباه میکنم و شما جایرو ای سراغ دارید که خودش بدون عمل انتگرال گیری هم زاویه میده هم سرعت زاویه ای لطفا شماره اون قطعه یا آدرسش رو بنویسید ما هم مطالعه کنیم چون حقیقتا من هرچی دیدم یا فقط سرعت زاویه ای میداده یا به صورت ماژول جایرو بوده که در کنار سنسور اصلی یک پردازنده یا مدار انتگرال گیر بوده که از سرعت زاویه ای مقدار زاویه رو هم حساب میکرده و در خروجی قرار میداده.
ممنون

[hosseinam]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

در پیرو بحث دوستان ، این سوال برام پیش اومد که:

ببینید ژیروسکوپ باید تو خودش یه چیزهایی مثل محورهایی داشته باشه تا حرکت کنه ، تکون بخوره یا هرچیزه دیگه :


ولی تو ژیروسکوپ های الکترونیکی چرا انگار هیچی وجود نداره که حرکت کنه یا تکون بخوره ،
http://eshop.eca.ir/%D9%85%D8%A7%DA%...-mpu-6050.html

میدونم آی سی وسطش این کار رو انجام میده ، ولی اما چجوری؟:
یه توضیح در مورد طرز کار سنسورش .

با تشکر.

[Study]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

این شکلی که شما گذاشتید تنها یک سیستم از ژیروسکوپ هست، ژیروسکوپ ها با تکنولوژی های مختلفی ساخته میشن بعضی ها قسمت های مکانیکی دارند، بعضی نوری هستند و ... که در قطعات الکترونیکی فکر کنم بیشتر از تکنولوژی MEMS استفاده میشه که مخفف Micro Electro-Michanichal System هست. بحث اینکه جایرو ها چگونه کار میکنند خیلی مفصل هست و منم شخصا در این مورد زیاد اطلاع ندارم اما یادمه قبلا که به فکر ساخت مکانیکیش افتاده بودم توی اینترنت مقالات خوبی پیدا کرده بودم که میشد طرز کار سیستم های مختلفش رو متوجه شد.

[نو رسیده]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

تا اونجا که من اطلاع دارم سنسورهای الکترونیکی جایرو ( تراشه یا قطعه خالص ) چه در نوع تک محور و چه دو یا سه محور تنها سرعت زاویه ای رو میده نه زاویه رو، اون چیزی که به اسم جایرو هست و به شما خود زاویه رو میده احتمالا ماژول جایرو هست نه خود سنسور خام. اگر من اشتباه میکنم و شما جایرو ای سراغ دارید که خودش بدون عمل انتگرال گیری هم زاویه میده هم سرعت زاویه ای لطفا شماره اون قطعه یا آدرسش رو بنویسید ما هم مطالعه کنیم چون حقیقتا من هرچی دیدم یا فقط سرعت زاویه ای میداده یا به صورت ماژول جایرو بوده که در کنار سنسور اصلی یک پردازنده یا مدار انتگرال گیر بوده که از سرعت زاویه ای مقدار زاویه رو هم حساب میکرده و در خروجی قرار میداده.
ممنون

همین عکسی که آقای حسینم گذاشتن خروجیش زاویه هست.

[Study]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

آهان شما کلا همه انواع ژیروسکوپ رو گفتید پس :agree: بله اون ممکنه من همه مدلا جایرو رو بررسی نکردم چون فکر میکنم در کل ژیروسکوپ وسیله و سیستمی باشه که به هر طریقی به کنترل زاویه مربوط بشه اما من مخاطب صحبت هام سنسورهای جایرو الکترونیکی بود که عموما در مدارات الکترونیکی استفاده میشند و در دسترس ما هستند :agree:

[roboreza]

پاسخ : پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

سلام
جهت اطلاع دوستان:
ایسی ژیروسکوپ 3محوره هم ساخته شده و تو بازار هم موجوده.

اونا هم الکترومکانیکی هستند و با تکنولوژی mems

[نو رسیده]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

یه روش دیگه که ظاهرا قطعات الکترونیکی هم ازش ساخته شده، روشیه که مغز انسان برای تشخیص زاویه استفاده میکنه.
یه ظرف مثل کاسه رو در نظر بگیرین که توش مثلا تا نصف مایعی هست و توی دیواره هاش سنسور نصبه. وقتی ظرف توی جهتهای مختلف بچرخه، چون مایع داخلش همیشه همتراز با افقه، زاویه چرخش توسط سنسورها اندازه گیری میشه.

[ben-robot]

پاسخ : ژیروسکوپ چیه؟؟؟

نمی دونم اینو گفتن یا نه اما اسم سنسورش GY-80هست که مجموع این ها رو داره