Jiroskop - Gyroscope

bir jiroskop
Bir jiroskop çalışır durumda. Her üç eksende de dönme özgürlüğüne dikkat edin. Rotor, dış çerçevenin yöneliminden bağımsız olarak dönüş ekseni yönünü koruyacaktır.

Bir jiroskop ( Antik Yunanca γῦρος gûros , "daire" ve σκοπέω skopéō , "bakmak"), yön ve açısal hızı ölçmek veya korumak için kullanılan bir cihazdır . Dönme ekseninin (dönme ekseni) kendi başına herhangi bir yönelimi almakta serbest olduğu bir çıkrık veya disktir. Dönerken, bu eksenin yönü , açısal momentumun korunumuna göre, montajın eğilmesinden veya dönmesinden etkilenmez .

Elektronik cihazlarda bulunan mikroçip paketli MEMS jiroskopları (bazen jirometreler olarak adlandırılır ), katı hal halka lazerleri , fiber optik jiroskoplar ve son derece hassas kuantum jiroskopu gibi başka çalışma prensiplerine dayanan jiroskoplar da mevcuttur .

Jiroskopların uygulamaları , Hubble Teleskobu gibi atalet navigasyon sistemlerini veya batık bir denizaltının çelik gövdesini içerir. Hassasiyetlerinden dolayı jiroskoplar, tünel madenciliğinde yönü korumak için jiroteodolitlerde de kullanılır . Jiroskoplar, manyetik pusulaları tamamlayan veya değiştiren (gemilerde, uçaklarda ve uzay araçlarında, genel olarak araçlarda), stabiliteye yardımcı olmak için (bisikletler, motosikletler ve gemiler) veya bir atalet yönlendirme sisteminin parçası olarak kullanılan jiroskoplar oluşturmak için kullanılabilir.

MEMS jiroskopları, akıllı telefonlar gibi bazı tüketici elektroniğinde popülerdir.

Açıklama ve diyagram

Bir jiroskop tekerleğinin şeması. Çıkış ekseni (mavi) etrafındaki tepki okları, giriş ekseni (yeşil) hakkında uygulanan kuvvetlere karşılık gelir ve bunun tersi de geçerlidir.

Bir jiroskop, tekerleğin tek bir eksen etrafında dönmesine izin vermek için döner destekler sağlayan iki veya üç yalpaya monte edilmiş bir tekerlekten oluşan bir alettir . Biri diğerinin üzerine ortogonal pivot eksenleri ile monte edilen üç yalpadan oluşan bir set, en içteki gimbal üzerine monte edilmiş bir tekerleğin, uzayda, desteğinin oryantasyonundan bağımsız olarak kalan bir oryantasyona sahip olmasını sağlamak için kullanılabilir.

İki mafsallı bir jiroskop durumunda, jiroskop çerçevesi olan dış gimbal, destek tarafından belirlenen kendi düzleminde bir eksen etrafında dönecek şekilde monte edilir. Bu dış yalpa çemberi, bir derece dönme özgürlüğüne sahiptir ve ekseni hiçbirine sahip değildir. İkinci gimbal, iç gimbal, jiroskop çerçevesinin (dış gimbal) eksen eksenine her zaman dik olan kendi düzleminde bir eksen etrafında dönecek şekilde jiroskop çerçevesine (dış gimbal) monte edilmiştir. Bu iç gimbal iki derece dönme özgürlüğüne sahiptir.

Çıkrık ekseni, dönme eksenini tanımlar. Rotor, her zaman iç yalpalama eksenine dik olan bir eksen etrafında dönmeye sınırlandırılmıştır. Böylece rotor üç derece dönme özgürlüğüne sahiptir ve ekseni iki derecelidir. Tekerlek, giriş eksenine uygulanan bir kuvvete, çıkış eksenine bir tepki kuvveti ile yanıt verir.

Bir jiroskopun davranışı, bir bisikletin ön tekerleği dikkate alınarak en kolay şekilde takdir edilebilir. Eğer tekerlek dikeyden uzağa doğru eğilirse, tekerleğin üst kısmı sola hareket ederse, tekerleğin ön kenarı da sola döner. Başka bir deyişle, dönen çarkın bir ekseni üzerindeki dönüş, üçüncü eksenin dönüşünü üretir.

Bir jiroskop volanı, çıkış gimballerinin serbest veya sabit bir konfigürasyonda olmasına bağlı olarak çıkış ekseni etrafında dönecek veya direnecektir. Bazı serbest çıkışlı yalpalama cihazlarının örnekleri, bir uzay aracında veya uçakta yunuslama, yuvarlanma ve sapma konum açılarını algılamak veya ölçmek için kullanılan konum referans jiroskopları olabilir.

Hareket halindeki bir jiroskop tekerleğinin animasyonu

Rotorun ağırlık merkezi sabit bir konumda olabilir. Rotor aynı anda bir eksen etrafında döner ve diğer iki eksen etrafında salınım yapabilir ve sabit nokta etrafında herhangi bir yöne dönmekte serbesttir (rotor dönüşünün neden olduğu doğal direnci dışında). Bazı jiroskoplar, bir veya daha fazla elementin yerine geçen mekanik eşdeğerlere sahiptir. Örneğin, dönen rotor, yalpa halkalarına monte edilmek yerine bir sıvı içinde askıya alınabilir. Bir kontrol momenti jiroskopu (CMG), jiroskopik direnç kuvvetini kullanarak istenen bir konum açısını veya işaret yönünü tutmak veya sürdürmek için uzay aracında kullanılan sabit çıkışlı bir gimbal aygıtının bir örneğidir.

Bazı özel durumlarda, rotorun sadece iki serbestlik derecesine sahip olması için dış gimbal (veya eşdeğeri) atlanabilir. Diğer durumlarda, rotorun ağırlık merkezi salınım ekseninden kayabilir ve bu nedenle rotorun ağırlık merkezi ile rotorun süspansiyon merkezi çakışmayabilir.

Tarih

Jiroskop 1852'de Léon Foucault tarafından tasarlandı. 1867'de Exposition Universelle için Dumoulin-Froment tarafından inşa edilen replika. Ulusal Sanat ve El Sanatları Konservatuarı Müzesi , Paris.

Esasen, bir jiroskop, bir çift gimbal ile birleştirilmiş bir üst kısımdır . Üstler, klasik Yunanistan, Roma ve Çin dahil olmak üzere birçok farklı medeniyette icat edildi. Bunların çoğu araç olarak kullanılmamıştır.

Jiroskopa benzer bilinen ilk cihaz ("Dönen Spekulum" veya "Serson'ın Spekulumu") 1743'te John Serson tarafından icat edildi . Sisli veya puslu koşullarda ufkun yerini belirlemek için bir seviye olarak kullanıldı.

Daha çok gerçek bir jiroskop gibi kullanılan ilk alet , 1817'de ilk kez yazan Alman Johann Bohnenberger tarafından yapıldı. İlk başta ona "Makine" adını verdi. Bohnenberger'in makinesi dönen büyük bir küreye dayanıyordu. 1832'de Amerikalı Walter R. Johnson, dönen bir diske dayanan benzer bir cihaz geliştirdi. Paris'teki École Polytechnique'de çalışan Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace , makinenin öğretim yardımcısı olarak kullanılmasını önerdi ve böylece Léon Foucault'nun dikkatini çekti . 1852'de Foucault, bunu Dünya'nın dönüşünü içeren bir deneyde kullandı. Sürtünmenin dönen rotoru yavaşlatmasından 8 ila 10 dakika önce görülebilen Dünya'nın dönüşünü (Yunanca gyros , daire veya dönüş) görmek için (Yunanca skopeein , görmek için) bir deneyde cihaza modern adını veren Foucault'ydu. .

1860'larda, elektrik motorlarının ortaya çıkışı, bir jiroskopun süresiz olarak dönmesini mümkün kıldı; bu, ilk prototip yön göstergelerine ve oldukça daha karmaşık bir cihaz olan gyrocompass'a yol açtı . İlk fonksiyonel cayro pusulanın patenti 1904 yılında Alman mucit Hermann Anschütz-Kaempfe tarafından alındı . Amerikan Elmer Sperry , o yıl kendi tasarımıyla devam etti ve diğer ülkeler, deniz gücünün en önemli askeri güç ölçüsü olduğu bir çağda, buluşun askeri önemini kısa sürede fark ettiler ve kendi jiroskop endüstrilerini yarattılar. Sperry Jiroskop Şirket hızla sıra uçak ve deniz stabilizatör sağlamak için genişletilmiş ve diğer jiroskop geliştiriciler izledi.

1917'de Indianapolis'teki Chandler Şirketi, çekme ipi ve kaidesi olan bir oyuncak jiroskop olan "Chandler jiroskopunu" yarattı. Chandler, şirket TEDCO inc. tarafından satın alınana kadar oyuncağı üretmeye devam etti. Chandler oyuncağı bugün hala TEDCO tarafından üretiliyor.

20. yüzyılın ilk birkaç on yılında, diğer mucitler, (başarısız bir şekilde) jiroskopları, doğru ivme ölçümlerinin yapılabileceği sabit bir platform oluşturarak erken kara kutu navigasyon sistemlerinin temeli olarak kullanmaya çalıştılar (başarısız bir şekilde) , (yıldız ihtiyacını atlamak için) konumu hesaplamak için manzaralar). Benzer ilkeler daha sonra balistik füzeler için ataletsel navigasyon sistemlerinin geliştirilmesinde kullanıldı .

Dünya Savaşı sırasında jiroskop, uçak ve uçaksavar silah nişangahları için ana bileşen haline geldi. Savaştan sonra, güdümlü füzeler ve silah navigasyon sistemleri için jiroskopları minyatürleştirme yarışı, 85 gramdan daha hafif ve yaklaşık 2,5 cm çapında olan cüce jiroskopların geliştirilmesi ve üretilmesiyle sonuçlandı. . Bu minyatür jiroskoplardan bazıları, 10 saniyeden daha kısa bir sürede dakikada 24.000 devir hızına ulaşabilir.

Jiroskoplar bir mühendislik zorluğu olmaya devam ediyor. Örneğin, aks yatakları son derece hassas olmalıdır. Rulmanlara kasıtlı olarak az miktarda sürtünme uygulanır, aksi takdirde bir inçten (2,5 nm) daha iyi bir doğruluk gerekli olacaktır.

Üç eksenli MEMS tabanlı jiroskoplar, tabletler , akıllı telefonlar ve akıllı saatler gibi taşınabilir elektronik cihazlarda da kullanılmaktadır . Bu, önceki nesil cihazlarda bulunan 3 eksenli hızlanma algılama yeteneğine katkıda bulunur. Bu sensörler birlikte 6 bileşenli hareket algılama sağlar; X, Y ve Z hareketi için ivmeölçerler ve uzayda dönmenin kapsamını ve hızını ölçmek için jiroskoplar (yuvarlanma, eğim ve sapma). Bazı cihazlar ayrıca Dünya'nın manyetik alanına göre mutlak açısal ölçümler sağlamak için bir manyetometre içerir . Daha yeni MEMS tabanlı atalet ölçüm birimleri , tek bir entegre devre paketinde dokuz adede kadar algılama eksenini birleştirerek, ucuz ve yaygın olarak bulunan hareket algılama sağlar.

Jiroskopik prensipler

Tüm dönen nesneler jiroskopik özelliklere sahiptir. Bir cismin herhangi bir jiroskopik harekette yaşayabileceği temel özellikler, uzayda katılık ve presesyondur .

Uzayda sertlik

Uzayda katılık, bir jiroskopun döndüğü düzlemde Dünya'nın dönüşünden etkilenmeden sabit pozisyonda kalması ilkesini tanımlar. Örneğin, bir bisiklet tekerleği.

presesyon

Sabit presesyon olarak da bilinen basit bir presesyon durumu, Moment ile aşağıdaki ilişki ile tanımlanabilir:

burada presesyonu temsil eder, spin ile temsil edilir , nütasyon açısıdır ve ilgili ekseni boyunca ataleti temsil eder. Bu ilişki yalnızca Y ve Z eksenleri boyunca Momentin 0'a eşit olduğu durumlarda geçerlidir.

Denklem, z ekseni boyunca açısal hızın, Presesyon ve Spin'in toplamına eşit olduğuna dikkat edilerek daha da azaltılabilir: Burada , z ekseni boyunca açısal hızı temsil eder.

veya

Jiroskopik presesyon tork kaynaklıdır. Aynı uygulanan tork tarafından üretilen açısal momentum ve açısal hızın değişim oranı olarak tanımlanır. Bu fiziksel fenomen, görünüşte imkansız dinamik olaylarla sonuçlanır. Örneğin, bir topaç . Bu jiroskopik işlem, uçaklar ve helikopterler gibi birçok havacılık koşulunda, onları istenen bir yöne yönlendirmeye yardımcı olmak için yararlanılır.

Çağdaş kullanımlar

sabit kamera

Jedi'nin Dönüşü filminin çekimleri sırasında bir Steadicam teçhizatı, daha hızlı bisiklet takibi için arka plan plakalarını filme almak için ekstra stabilizasyon için iki jiroskopla birlikte kullanıldı . Steadicam mucidi Garrett Brown , bir sekoya ormanında yürürken, kamerayı saniyede bir karede çalıştırarak çekimi gerçekleştirdi. Saniyede 24 kare olarak yansıtıldığında, havada tehlikeli hızlarda uçuyormuş izlenimi veriyordu.

Yön göstergesi

Yön göstergesi veya yönlü cayro, yatay olarak ayarlanan ve kuzeyi gösteren bir dönme eksenine sahiptir. Manyetik pusulanın aksine kuzeyi aramaz. Örneğin, bir uçakta kullanıldığında, yavaş yavaş kuzeyden uzaklaşacak ve referans olarak bir manyetik pusula kullanılarak periyodik olarak yeniden yönlendirilmesi gerekecektir.

jiro pusula

Yönlü bir cayro veya yön göstergesinin aksine, bir cayro pusula kuzeyi arar. Dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüşünü algılar ve manyetik kuzey yerine gerçek kuzeyi arar . Gyropusulalar genellikle ani hareketten yeniden kalibre edilirken aşmayı önlemek için yerleşik sönümlemeye sahiptir.

ivmeölçer

Bir nesnenin ivmesini belirleyerek ve zamanla entegre ederek, nesnenin hızı hesaplanabilir. Tekrar entegre edilerek pozisyon belirlenebilir. En basit ivmeölçer, bir yaya ve yaydaki gerilimi ölçen bir cihaza bağlı yatay olarak serbestçe hareket edebilen bir ağırlıktır. Bu, ağırlığı geri itmek ve ağırlığın hareket etmesini önlemek için gereken kuvveti ölçmek için bir karşı kuvvet uygulayarak iyileştirilebilir. Daha karmaşık bir tasarım, eksenlerden birinin ağırlığı olan bir jiroskoptan oluşur. Cihaz, hızlandırıldığında ağırlık tarafından oluşturulan kuvvete, bu kuvveti bir hız üretmek için entegre ederek tepki verecektir.

Varyasyonlar

jirostat

Bir jirostat , sağlam bir kasaya gizlenmiş büyük bir volandan oluşur. Bir masa üzerindeki veya çeşitli süspansiyon veya destek modları ile davranışı, hızla döndürüldüğünde iç görünmez volanın jirostatik davranışından dolayı olağan statik denge yasalarının tuhaf tersine çevrildiğini göstermeye hizmet eder. İlk jirostat, Lord Kelvin tarafından , kaldırımda dönen bir top veya yolda bir bisiklet gibi yatay bir düzlemde serbestçe dolaşan dönen bir cismin daha karmaşık hareket durumunu göstermek için tasarlandı . Kelvin ayrıca maddenin ve eterin esnekliğine ilişkin mekanik teoriler geliştirmek için jirostatlardan yararlandı. Modern sürekli ortam mekaniğinde , Lord Kelvin'in fikirlerine dayanan bu modellerin çeşitliliği vardır. Yapay olarak yapılmış akıllı malzemelerin yanı sıra diğer karmaşık ortamların tanımlanması için kullanılabilen belirli bir Cosserat teorisi türünü temsil ederler (ilk kez Eugène Cosserat ve François Cosserat tarafından önerilmiştir ). Bunlardan biri, sözde Kelvin ortamı, quasimagnetostatics yaklaşımında manyetik doygunluk durumuna yakın manyetik yalıtkanlarla aynı denklemlere sahiptir.

Modern zamanlarda, gyrostat konsepti, yörüngedeki uzay araçları ve uydular için tutum kontrol sistemlerinin tasarımında kullanılmaktadır. Örneğin, Mir uzay istasyonunda gyrodynes veya kontrol momenti cayroları olarak bilinen üç çift dahili olarak monte edilmiş volan vardı .

Fizikte, dinamik denklemleri bir jirostatın hareket denklemlerine benzeyen birkaç sistem vardır. Örnekler arasında viskoz olmayan, sıkıştırılamaz, homojen bir sıvı ile doldurulmuş bir boşluğu olan katı bir gövde, elastika teorisinde gerilmiş bir elastik çubuğun statik denge konfigürasyonu, doğrusal olmayan bir ortamda yayılan bir ışık darbesinin polarizasyon dinamikleri, kaos teorisinde Lorenz sistemi sayılabilir. , ve bir Penning tuzak kütle spektrometresindeki bir iyonun hareketi .

MEMS jiroskopu

Bir mikro elektro mekanik sistem (MEMS) jiroskop minyatür bir jiroskop elektronik cihazlar bulunmaktadır. Foucault sarkaç fikrini alır ve titreşen bir eleman kullanır. Bu tür jiroskop ilk olarak askeri uygulamalarda kullanıldı, ancak o zamandan beri ticari kullanımı artırmak için benimsendi.

HRG

Yarı küresel rezonatör jiroskop (HRG), aynı zamanda, kalın bir gövde tarafından sabitlenmiş bir şarap cam jiroskop veya mantar jiroskop, yapar ince katı hal yarı küresel bir kabuk kullanımı denilen. Bu kabuk, kabuğu çevreleyen ayrı kaynaşmış kuvars yapıları üzerine doğrudan yerleştirilen elektrotlar tarafından üretilen elektrostatik kuvvetler tarafından bükülme rezonansına yönlendirilir. Jiroskopik etki, eğilme duran dalgaların atalet özelliğinden elde edilir.

VSG veya CVG

Bir titreşim yapı jiroskop da Coriolis-titreşimli jiroskop (Cvg) olarak adlandırılan (VSG), farklı metalik alaşımdan yapılmış bir rezonatör kullanır. Düşük doğrulukta, düşük maliyetli MEMS jiroskopu ile daha yüksek doğrulukta ve daha yüksek maliyetli fiber optik jiroskop arasında bir konum alır. Doğruluk parametreleri, sıcaklığa bağlı sapmayı ve kontrol sinyallerinin kararsızlığını azaltmak için düşük öz sönümleme malzemeleri, rezonatör vakumlama ve dijital elektronik kullanılarak artırılır.

HRG gibi hassas sensörler için yüksek kaliteli şarap kadehi rezonatörleri kullanılır.

DTG

Dinamik olarak ayarlanmış bir jiroskop (DTG), eğilme milleri olan evrensel bir mafsal tarafından askıya alınan bir rotordur. Eğilme yayı sertliği, dönüş hızından bağımsızdır. Bununla birlikte, gimbalden gelen dinamik atalet (jiroskopik reaksiyon etkisinden), dönüş hızının karesiyle orantılı olarak negatif yay sertliği sağlar (Howe ve Savet, 1964; Lawrence, 1998). Bu nedenle, ayar hızı adı verilen belirli bir hızda, iki moment birbirini iptal ederek rotoru torktan kurtarır, bu ideal bir jiroskop için gerekli bir koşuldur.

Halka lazer jiroskop

Bir halka lazer jiroskop , iki yarı halkanın etrafında zıt yönlerde hareket ederken, iki yarıya bölünmüş bir ışının değişen girişim desenini ölçerek dönüşü ölçmek için Sagnac etkisine dayanır .

Ne zaman Boeing 757 -200 1983 yılında hizmete giren, ilk uygun halka lazer jiroskop ile donatılmıştı. Bu jiroskopun geliştirilmesi uzun yıllar aldı ve Honeywell ve Boeing mühendisleri ve yöneticileri tarafından üretime hazır kabul edilmeden önce deneysel modeller birçok değişiklikten geçti . Bu gelişmeye devam eden mekanik jiroskoplarla yapılan rekabetin bir sonucuydu. Honeywell'in tüm şirketler arasında lazer jiroskopu geliştirmeyi seçmesinin nedeni, başarılı bir mekanik jiroskop serisine sahip olmayan tek şirket olmalarıydı, bu yüzden kendileriyle rekabet etmeyeceklerdi. Çözmeleri gereken ilk problem, belirli bir minimumun altındaki lazer cayro dönüşlerinde, "kilitlenme" adı verilen bir sorun nedeniyle hiç tespit edilememesiydi, bu sayede iki ışın birleştirilmiş osilatörler gibi hareket ediyor ve birbirlerinin frekanslarını yakınsamaya doğru çekiyorlardı. ve bu nedenle sıfır çıktı. Çözüm, jiroskopu hızlı bir şekilde sallamaktı, böylece asla kilitlenmedi. Paradoksal olarak, çok düzenli bir titreme hareketi, cihaz sallanma hareketinin uçlarında hareketsizken kısa süreli kilitlenmelerin birikmesine neden oldu. Bu, titreşime rastgele bir beyaz gürültü uygulanarak iyileştirildi . Bloğun malzemesi de helyum sızıntıları nedeniyle kuvarsdan Owens Corning tarafından yapılan yeni bir cam seramik Cer-Vit'e değiştirildi .

Fiber optik jiroskop

Bir fiber optik jiroskop , mekanik dönüşü tespit etmek için ışığın girişimini de kullanır. Bölünmüş ışının iki yarısı, 5 km uzunluğunda bir fiber optik kablo bobininde zıt yönlerde hareket eder . Gibi halka lazer jiroskop , bu yararlanır Sagnac etkisi .

Londra anı

Bir Londra moment jiroskopu, dönen bir süper iletkenin , ekseni tam olarak jiroskopik rotorun dönüş ekseniyle aynı hizada olan bir manyetik alan oluşturduğu kuantum-mekanik fenomene dayanır . Bir manyetometre , dönüş eksenini belirlemek için enterpolasyon yapılan, oluşturulan alanın yönünü belirler. Bu tip jiroskoplar son derece hassas ve kararlı olabilir. Örneğin, Yerçekimi Sondası B deneyinde kullanılanlar, jiroskop dönüş ekseni oryantasyonundaki değişiklikleri 0,5 miliyay saniyeden daha iyi (1,4 × 10 −7 derece veya yaklaşık olarak) ölçtü.2.4 × 10 −9  radyan ) bir yıllık süre boyunca. Bu, 32 kilometre (20 mil) uzaklıktan bakıldığında bir insan saçı genişliği kadar açısal bir ayrılmaya eşdeğerdir .

GP-B jiroskopu, ince bir niyobyum süper iletken malzeme tabakası için bir dielektrik destek sağlayan , kaynaşmış kuvarstan yapılmış, neredeyse mükemmel bir küresel dönen kütleden oluşur . Geleneksel yataklarda bulunan sürtünmeyi ortadan kaldırmak için rotor tertibatı, altı elektrottan gelen elektrik alanı tarafından ortalanır. Rotoru 4.000 RPM'ye getiren bir helyum jeti ile ilk dönüşten sonra, cilalı jiroskop muhafazası, rotor üzerindeki sürtünmeyi daha da azaltmak için ultra yüksek bir vakuma boşaltılır. Süspansiyon elektroniğinin güçlü kalması koşuluyla, aşırı dönme simetrisi , sürtünme eksikliği ve düşük sürtünme, rotorun açısal momentumunun yaklaşık 15.000 yıl boyunca dönmesini sağlamasına izin verecektir.

Jiroskopu izlemek için bir kuantum veya yaklaşık 2 × 10 −15 Wb kadar küçük değişiklikleri ayırt edebilen hassas bir DC SQUID kullanılır. Rotorun oryantasyonundaki bir presesyon veya eğim, London moment manyetik alanının mahfazaya göre kaymasına neden olur. Hareketli alan, mahfazaya sabitlenmiş süper iletken bir toplama döngüsünden geçerek küçük bir elektrik akımı indükler. Akım, bir mikroişlemci tarafından küresel koordinatlara çözümlenen bir şönt direnci boyunca bir voltaj üretir. Sistem, rotordaki Lorentz torkunu en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır.

Diğer örnekler

helikopterler

Bir helikopterin ana rotoru bir jiroskop gibi davranır. Hareketi, dönen bir nesneye uygulanan bir kuvvetin yaklaşık 90 derece sonra maksimum reaksiyona sahip olacağı kavramı olan jiroskopik presesyon ilkesinden etkilenir. Diğer daha güçlü kuvvetler oyundayken reaksiyon 90 dereceden farklı olabilir. Yönü değiştirmek için helikopterler yunuslama açısını ve hücum açısını ayarlamalıdır.

cayro X

1967'de Alex Tremulis ve Thomas Summers tarafından yaratılan bir prototip araç. Araba, iki tekerlek üzerinde sürmek için jiroskopik presesyondan yararlanıyor. Aracın kaputunun altındaki bir mafsallı mahfazaya monte edilmiş bir volandan oluşan bir tertibat, büyük bir jiroskop görevi gördü. Volan, hidrolik pompalarla döndürülerek araçta jiroskopik bir etki yaratıldı. Araç dengesizliğine neden olan herhangi bir kuvvete karşı koymak için presesyon kuvvetinin yönünü değiştirmek için jiroskopu döndürmekten bir presesyon tokmağı sorumluydu. Eşi benzeri olmayan prototip şu anda Nashville, Tennessee'deki Lane Motor Müzesi'nde.

Tüketici elektroniği

Arduino Uno kartına bağlı bir dijital jiroskop modülü

Pusulalarda, uçaklarda, bilgisayar işaretleme cihazlarında vb. kullanılmaya ek olarak, jiroskoplar tüketici elektroniğine girmiştir. Jiroskopun tüketici elektroniğinde ilk kullanımı veya uygulaması , Apple iPhone'da Steve Jobs tarafından popüler hale getirildi .

Jiroskop, yön ve rotasyon hesaplamalarına izin verdiğinden, tasarımcılar bunları modern teknolojiye dahil ettiler. Jiroskopun entegrasyonu, bir dizi akıllı telefondaki önceki yalnız ivmeölçerden daha doğru bir 3B alan içindeki hareketin tanınmasına izin verdi. Tüketici elektroniğindeki jiroskoplar, daha sağlam yön ve hareket algılama için sıklıkla ivmeölçerler (hızlanma sensörleri) ile birleştirilir. Bu tür uygulamalara örnek olarak Samsung Galaxy Note 4 , HTC Titan , Nexus 5 , iPhone 5s , Nokia 808 PureView ve Sony Xperia gibi akıllı telefonlar , PlayStation 3 denetleyicisi ve Wii Remote gibi oyun konsolu çevre birimleri ve sanal gerçeklik setleri dahildir. Oculus Rift .

Nintendo , " Wii MotionPlus " adlı ek bir donanım parçasıyla Wii konsolunun Wii Remote denetleyicisine bir jiroskop entegre etti . Ayrıca, dönerken ve sallanırken hareketi algılayan 3DS, Wii U GamePad ve Nintendo Switch Joy-Con denetleyicilerinde bulunur.

Yolcu gemileri, kendiliğinden yayılan bilardo masaları gibi harekete duyarlı cihazları hizalamak için jiroskoplar kullanır.

Bir bisiklet tekerleğine yerleştirilmiş elektrikle çalışan bir volan jiroskopu, eğitim tekerleklerine alternatif olarak satılmaktadır. Android telefonların PhotoSphere veya 360 Camera gibi bazı özellikleri ve VR gadget'ını kullanma, telefonda jiroskop sensörü olmadan çalışmaz.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

  • Feynman, Richard; Gottlieb, Michael; Leighton, Ralph (2013). Feynman'ın Fizik Üzerine İpuçları, Feynman Fizik Derslerine Problem Çözücü Bir Ek . Temel Kitaplar.

daha fazla okuma

  • Felix Klein ve Arnold Sommerfeld , " Über die Theorie des Kreisels " ( Çev ., Jiroskop teorisi hakkında). Leipzig, Berlin, BG Teubner, 1898–1914. 4 v. illus. 25 cm.
  • Audin, M. Topaçlar : Entegre Edilebilir Sistemler Üzerine Bir Kurs . New York: Cambridge University Press, 1996.
  • Crabtree, H. "Dönen Toplar ve Jiroskopik Hareket Teorisinin Temel Bir Tedavisi". Longman, Green ve C), 1909. Michigan Tarihsel Yeniden Baskı Serisi tarafından yeniden basılmıştır.
  • Katı Hal Jiroskopisi Yıldönümü Çalıştayı Tutanakları, 19–21 Mayıs 2008. Yalta, Ukrayna. Kiev-Kharkov. Ukrayna ATS, ISBN  978-976-0-25248-5 (2009)
  • E. Leimanis (1965). Birleştirilmiş Rijit Cisimlerin Sabit Bir Nokta Çevresindeki Hareketinin Genel Problemi . (Bahar, New York).
  • Perry J. "İplik Üstleri". Londra Hıristiyan Bilgisini Teşvik Derneği, 1870. Project Gutemberg e-kitabı tarafından yeniden basılmıştır, 2010.
  • Walter Wrigley, Walter M. Hollister ve William G. Denhard (1969). Jiroskopik Teori, Tasarım ve Enstrümantasyon. (MIT Press, Cambridge, MA).
  • Provatidis, CG (2012). Spinning Top'u Yeniden Ziyaret Etmek, International Journal of Materials and Mechanical Engineering , Cilt. . 1, No. 4, s 71-88, açık erişim Ijm-me.org (ISSN Çevrimiçi: 2164-280X, ISSN Baskı: 2162-0695).
  • Cooper, Donald & Batı Avustralya Üniversitesi. Makine ve Malzeme Mühendisliği Bölümü 1996, Dönen sistemlerin hızlanması ve geciktirilmesinde jiroskopik tork uygulamasının incelenmesi.

Dış bağlantılar