Accelerometer Versus Gyroscoop: Wat Is Het Verschil?

{h1}

Er zijn veel verschillende sensoren om elementen als versnelling en oriëntatie te identificeren, en de meest populaire hiervan zijn de versnellingsmeter en de gyroscoop. Maar elk biedt een andere set informatie.

Veel verschillende sensorische apparaten worden gebruikt om de positie en oriëntatie van een object te bepalen. De meest voorkomende van deze sensoren zijn de gyroscoop en de versnellingsmeter. Hoewel ze qua doel vergelijkbaar zijn, meten ze verschillende dingen. Wanneer ze worden gecombineerd in één apparaat, kunnen ze een zeer krachtige reeks informatie creëren.

Wat is een gyroscoop?

Een gyroscoop is een apparaat dat de zwaartekracht van de aarde gebruikt om de oriëntatie te helpen bepalen. Het ontwerp bestaat uit een vrij draaiende schijf, een rotor genaamd, gemonteerd op een draaiende as in het midden van een groter en stabieler wiel. Terwijl de as draait, blijft de rotor stationair om de centrale zwaartekracht aan te geven, en dus welke weg "naar beneden" is.

"Een typisch type gyroscoop is gemaakt door een relatief massieve rotor op te hangen in drie ringen, de cardanische ophanging," volgens een studiegids van Georgia State University. "Door elk van deze rotoren op hoogwaardige lageroppervlakken te monteren, kan er maar heel weinig koppel op de binnenrotor worden uitgeoefend."

Gyroscopen werden voor het eerst uitgevonden en vernoemd in de 19e eeuw door de Franse natuurkundige Jean-Bernard-Léon Foucault. Het duurde tot 1908 voordat de Duitse uitvinder H. Anschütz-Kaempfe het eerste werkbare gyrokompas ontwikkelde, volgens Encyclopedia Britannica. Het is gemaakt om te worden gebruikt in een onderwaterboot. Toen, in 1909, werd het gebruikt om de eerste automatische piloot te maken.

Wat is een versnellingsmeter?

Een versnellingsmeter is een compact apparaat dat is ontworpen om niet-gravitationele versnelling te meten. Wanneer het object waarin het is geïntegreerd, van stilstand naar een willekeurige snelheid gaat, is de accelerometer ontworpen om te reageren op de trillingen die aan een dergelijke beweging zijn verbonden. Het maakt gebruik van microscopische kristallen die onder spanning staan ​​als er trillingen optreden, en van die spanning wordt een spanning gegenereerd om een ​​aflezing te creëren bij elke versnelling. Accelerometers zijn belangrijke componenten voor apparaten die fitness en andere metingen bijhouden in de gekwantificeerde zelfbeweging.

De eerste versnellingsmeter werd de Atwood-machine genoemd en werd uitgevonden door de Engelse natuurkundige George Atwood in 1783, volgens het boek "Practical MEMS" van Ville Kaajakari.

Gebruik van een gyroscoop of versnellingsmeter

Het belangrijkste verschil tussen de twee apparaten is eenvoudig: de ene kan rotatie waarnemen, de andere niet. In zekere zin kan de versnellingsmeter de oriëntatie van een stationair voorwerp met betrekking tot het aardoppervlak meten. Bij accelereren in een bepaalde richting kan de versnellingsmeter geen onderscheid maken tussen die en de versnelling die wordt geleverd door de zwaartekracht van de aarde. Als u deze handicap zou overwegen bij gebruik in een vliegtuig, verliest de versnellingsmeter snel veel van zijn aantrekkingskracht.

De gyroscoop behoudt zijn niveau van effectiviteit door de rotatiesnelheid rond een bepaalde as te kunnen meten. Bij het bepalen van de rotatiesnelheid rond de rolas van een vliegtuig, wordt een werkelijke waarde geïdentificeerd totdat het object zich stabiliseert. Gebruikmakend van de belangrijkste principes van impulsmoment, helpt de gyroscoop richting aan te geven. Ter vergelijking: de accelerometer meet lineaire versnelling op basis van trillingen.

De typische accelerometer met twee assen geeft gebruikers een richting van zwaartekracht in een vliegtuig, smartphone, auto of ander apparaat. Ter vergelijking: een gyroscoop is bedoeld om een ​​hoekpositie te bepalen op basis van het principe van de stijfheid van de ruimte. De toepassingen van elk apparaat variëren nogal drastisch, ondanks hun vergelijkbare doel. Een gyroscoop wordt bijvoorbeeld gebruikt bij navigatie op onbemande luchtvaartuigen, kompassen en grote boten, en helpt uiteindelijk bij stabiliteit in de navigatie. Versnellingsmeters zijn even wijdverbreid in gebruik en zijn te vinden in engineering, machines, hardware monitoring, bouw en structurele monitoring, navigatie, transport en zelfs consumentenelektronica.

Het verschijnen van de versnellingsmeter in de markt voor consumentenelektronica, met de introductie van dergelijke wijdverspreide apparaten zoals de iPhone die deze gebruikt voor de ingebouwde kompas-app, heeft zijn algehele populariteit in alle softwarepaden vergemakkelijkt. Het bepalen van de schermoriëntatie, het werken als een kompas en het ongedaan maken van acties door simpelweg de smartphone te schudden, zijn enkele basisfuncties die afhankelijk zijn van de aanwezigheid van een versnellingsmeter. De laatste jaren strekt de toepassing ervan onder consumentenelektronica zich nu uit tot persoonlijke laptops.

Gebruikte sensoren

Gebruik in de echte wereld illustreert het best de verschillen tussen deze sensoren. Versnellingsmeters worden gebruikt om de versnelling te bepalen, hoewel een accelerometer met drie assen de oriëntatie van een platform ten opzichte van het aardoppervlak kan bepalen. Zodra dat platform echter begint te bewegen, worden de meetresultaten moeilijker te interpreteren. In een vrije val zou de versnellingsmeter bijvoorbeeld nul versnelling laten zien. In een vliegtuig dat een bocht van 60 graden voor een bocht uitvoert, registreert een accelerometer met drie assen een verticale versnelling van 2 G en negeert de kanteling volledig. Uiteindelijk kan een versnellingsmeter niet alleen worden gebruikt om vliegtuigen op de juiste manier georiënteerd te houden.

Versnellingsmeters kunnen in plaats daarvan worden gebruikt in een verscheidenheid van consumentenelektronica. Een van de eerste smartphones die er gebruik van kon maken, was Apple's iPhone 3GS met de introductie van functies zoals de kompas-app en schudden om ongedaan te maken, volgens Wired.

Een gyroscoop zou in een vliegtuig worden gebruikt om te helpen bij het aangeven van de rotatiesnelheid rond de as van de vliegtuigrol.Als een vliegtuig rolt, meet de gyroscoop niet-nulwaarden totdat het platform horizontaal komt te liggen, waarna het een nulwaarde zou aangeven om de richting van "omlaag" aan te geven. Het beste voorbeeld van het lezen van een gyroscoop is die van de hoogtemeter van typische vliegtuigen. Het wordt weergegeven door een rond scherm waarbij het scherm in tweeën is verdeeld, de bovenste helft is blauw van kleur om de hemel aan te geven en de onderkant is rood om de grond aan te geven. Terwijl een vliegtuig een afslag uitvoert, verschuift de oriëntatie van het display met de bank om rekening te houden met de werkelijke richting van de grond.

Het beoogde gebruik van elk apparaat heeft uiteindelijk invloed op hun bruikbaarheid in elk gebruikt platform. Veel apparaten profiteren van de aanwezigheid van beide sensoren, hoewel velen afhankelijk zijn van het gebruik van slechts één. Afhankelijk van het type informatie dat u moet verzamelen - versnelling of oriëntatie - zal elk apparaat verschillende resultaten bieden.

Aanvullende rapportage door Alina Bradford, medewerker van WordsSideKick.com.

Extra middelen

  • Niet-aangedreven micromechanische gyroscopen en hun toepassingen
  • Southwest Center for Microsystems Education: Geschiedenis van MEMS
  • Sensors Magazine Online: de principes van versnellings-, schok- en trillingssensoren


Video Supplement: Drone Basics: Accelerometer vs Gyroscope Quick Tutorial.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com