افعل ذلك بنفسك رسومات الجيروسكوب. موسوعة التقنيات والطرق

جيروسكوب محلي الصنع

جيروسكوب(من اليونانية الأخرى yupo "دوران دائري" و okopew "مظهر") - جسم صلب سريع الدوران ، أساس الجهاز الذي يحمل نفس الاسم ، قادر على قياس التغيير في زوايا اتجاه الجسم المرتبطة به بالنسبة إلى نظام إحداثيات بالقصور الذاتي ، يعتمد عادة على قانون الحفاظ على عزم الدوران (الزخم).

اخترع العالم الفرنسي جان فوكو اسم "الجيروسكوب" ونسخة العمل لهذا الجهاز في عام 1852.

جيروسكوب دوار- جسم صلب يدور بسرعة ، يكون محور دورانه قادرًا على تغيير اتجاهه في الفضاء. في هذه الحالة ، تتجاوز سرعة دوران الجيروسكوب بشكل كبير سرعة دوران محور دورانه. الخاصية الرئيسية لمثل هذا الجيروسكوب هي القدرة على الحفاظ على نفس اتجاه محور الدوران في الفضاء في غياب لحظات القوة الخارجية التي تعمل عليه.

لعمل جيروسكوب نحتاج:

1. قطعة من صفح.
2. 2 قطعة السفلي. من العلبة
3. عصا فولاذية.
4. البلاستيسين.
5. المكسرات و / أو الأوزان.
6. اثنين من البراغي.
7. سلك (نحاسي سميك) ؛
8. Poxipol (أو غيرها من الغراء تصلب) ؛
9. شريط عازل.
10. خيوط (لإطلاق وشيء آخر).
11. بالإضافة إلى أداة: منشار ، مفك ، لب ، إلخ ...

الفكرة العامة واضحة كما هو موضح بالشكل:

ابدء:

1) نأخذ صفحًا ونقطع منه إطارًا من 8 فحم (في الصورة عبارة عن إطار من 6 فحم). بعد ذلك ، نقوم بحفر 4 ثقوب فيه: 2 (في النهايات) على طول الجبهة ، 2 عبر (نفس الشيء في النهايات) ، انظر الصورة. الآن دعنا نثني السلك في حلقة (قطر السلك يساوي تقريبًا قطر الإطار). لنأخذ برغيين (مسامير ملولبة) ونثقبهما خلال العطلة في النهايات بمخرز أو لب (في أسوأ الأحوال ، يمكنك حفره باستخدام مثقاب).

2) من الضروري تجميع الجزء الرئيسي - الدوار. للقيام بذلك ، خذ قاعتين من علبة الصفيح واصنع ثقبًا فيهما في المنتصف. يجب أن تتوافق الفتحة ذات القطر مع قضيب المحور (الذي سنقوم بإدخاله هناك). لعمل قضيب محور ، خذ مسمارًا أو مسمارًا طويلًا وقم بقصه بطول ، يجب شحذ الأطراف. لجعل المحاذاة أفضل ، أدخل القضيب في المثقاب ، وكما هو الحال في أداة الآلة ، قم بشحذه بملف أو حجر شحذ من جانبين. سيكون من الجيد عمل أخدود عليها للنبات بخيط. دعنا نشوه البلاستيسين على أحد الأقراص ، ونضع المكسرات والأوزان فيه (من لديه حلقة فولاذية ، فهذا أفضل). الآن نقوم بتوصيل كلا القرصين (مثل شطيرة) ونخترقهما من خلال الفتحات بقضيب محور. نقوم بتشحيم كل شيء باستخدام مادة poxypol (أو غراء آخر) ، ثم نقوم بإدخال الجزء المتحرك في المثقاب ، وبينما يصلب poxypol ، سنقوم بتوسيط القرص (هذا هو الجزء الأكثر أهمية في العمل). يجب أن يكون التوازن مثاليًا.

3) نجمع وفقًا للصورة ، يجب أن تكون الحركة الحرة للدوار لأعلى ولأسفل ضئيلة (محسوسة ، لكن قليلاً).

بمجرد أن شاهدت محادثة بين صديقين أو بالأحرى صديقات:

ج: أوه ، كما تعلم ، لدي هاتف ذكي جديد ، بل إنه يحتوي على جيروسكوب مدمج

ب: آه ، نعم ، لقد قمت أيضًا بتنزيله لنفسي ، ووضع جيروسكوب لمدة شهر

ج: إيرم ، هل أنت متأكد من أنه جيروسكوب؟

ب: نعم ، جيروسكوب لجميع علامات الأبراج.

لجعل مثل هذه الحوارات في العالم أقل قليلاً ، نقترح عليك معرفة ماهية الجيروسكوب وكيف يعمل.

الجيروسكوب: التاريخ والتعريف

الجيروسكوب عبارة عن جهاز يحتوي على محور دوران حر وقادر على الاستجابة للتغيرات في زوايا اتجاه الجسم الذي تم تثبيته عليه. يحافظ الجيروسكوب على موضعه دون تغيير أثناء الدوران.

الكلمة نفسها تأتي من اليونانية جيرو- استدارة و سكوبو- الساعات. تم تقديم مصطلح الجيروسكوب لأول مرة جان فوكوفي عام 1852 ، ولكن تم اختراع الجهاز في وقت سابق. تم القيام بذلك من قبل عالم الفلك الألماني يوهان بونينبيرجرفي عام 1817.

إنها أجسام صلبة تدور بتردد عالٍ. يمكن لمحور دوران الجيروسكوب أن يغير اتجاهه في الفضاء. تتميز قذائف المدفعية الدوارة ومراوح الطائرات والدوارات التوربينية بخصائص الجيروسكوب.

أبسط مثال على الجيروسكوب هو أعلى الغزلأو أعلى لعبة أطفال معروفة. جسم يدور حول محور معين ، يحافظ على موقعه في الفضاء ، إذا كانت بعض القوى الخارجية ولحظات من هذه القوى لا تعمل على الجيروسكوب. في الوقت نفسه ، يكون الجيروسكوب مستقرًا وقادرًا على تحمل تأثير قوة خارجية ، والتي يتم تحديدها إلى حد كبير من خلال سرعة دورانه.

على سبيل المثال ، إذا قمنا بتدوير الجزء العلوي بسرعة ثم دفعناه ، فلن يسقط ، ولكنه سيستمر في الدوران. وعندما تنخفض سرعة القمة إلى قيمة معينة ، ستبدأ الحركة الاستباقية - وهي ظاهرة عندما يصف محور الدوران مخروطًا ، ويغير الزخم الزاوي للأعلى اتجاهه في الفضاء.

أنواع الجيروسكوبات

هناك أنواع عديدة من الجيروسكوبات: اثنينو ثلاث درجات(الفصل حسب درجات الحرية أو محاور الدوران المحتملة) ، ميكانيكي, الليزرو بصريالجيروسكوبات (الفصل حسب مبدأ التشغيل).

فكر في المثال الأكثر شيوعًا - جيروسكوب دوار ميكانيكي. في جوهرها ، هذه قمة تدور حول محور عمودي ، والتي تدور حول محور أفقي ، وبدورها يتم تثبيتها في إطار آخر ، والذي يدور بالفعل حول محور ثالث. بغض النظر عن كيفية قلبنا للقمة ، ستكون دائمًا في الوضع الرأسي.

تطبيق الجيروسكوبات

نظرًا لخصائصها ، تستخدم الجيروسكوبات على نطاق واسع. يتم استخدامها في أنظمة تثبيت المركبات الفضائية وأنظمة الملاحة في السفن والطائرات والأجهزة المحمولة ووحدات التحكم في الألعاب ، فضلاً عن أجهزة المحاكاة.

هل أنت مهتم بمعرفة كيف يمكن لمثل هذا الجهاز أن يتناسب مع هاتف محمول حديث ولماذا هناك حاجة إليه؟ الحقيقة هي أن الجيروسكوب يساعد في تحديد موضع الجهاز في الفضاء ومعرفة زاوية الانحراف. بالطبع ، لا يحتوي الهاتف على قمة دوارة بشكل مباشر ، فالجيروسكوب عبارة عن نظام كهروميكانيكي دقيق (MEMS) يحتوي على مكونات إلكترونية دقيقة وميكرو ميكانيكية.

كيف تعمل في الواقع العملي؟ تخيل أنك تلعب لعبتك المفضلة. على سبيل المثال ، السباق. لتشغيل عجلة القيادة في سيارة افتراضية ، لا تحتاج إلى الضغط على أي أزرار ، ما عليك سوى تغيير موضع أداتك في يديك.

كما ترى ، فإن الجيروسكوبات هي أجهزة مذهلة ذات خصائص مفيدة. إذا كنت بحاجة إلى حل مشكلة حساب حركة الجيروسكوب في مجال القوى الخارجية ، فاتصل بأخصائيي خدمة الطلاب الذين سيساعدونك في التعامل معها بسرعة وكفاءة!

سيكون هذا المنتج محلي الصنع مثيرًا للاهتمام ، أولاً وقبل كل شيء ، للأطفال الصغار. خاصة إذا قمت بتجميعها معًا. بشكل عام ، يعد صنع جيروسكوب دوار من وسائل مرتجلة طريقة رائعة للاستمتاع وقضاء وقت فراغك بشكل مفيد. على الرغم من التعقيد البصري للهيكل بأكمله ، إلا أنه من السهل جدًا صنعه ، لأنه ، في الواقع ، الجيروسكوب هو قمة غزل عادية ، فقط مع "سر".

ومع ذلك ، فإن مبدأ تشغيل الجيروسكوب بسيط للغاية أيضًا: تدور دولاب الموازنة في اتجاه عقارب الساعة حول محورها ، والذي يرتبط بدوره بالحلقة ويدور في مستوى أفقي. هذه الحلقة مثبتة بشكل صارم في حلقة أخرى تدور حول محور ثالث. هذا هو السر كله.

عملية تصنيع الجيروسكوب الميكانيكي الدوار

من الأنبوب البلاستيكي قطعنا حلقتين من نفس العرض. ستحتاج أيضًا إلى محمل ، والذي يجب أن يتم إلقاؤه باستخدام الغراء الفائق حتى لا يدور. نضغط "لوحًا" خشبيًا في الحلقة الداخلية ، حيث يجب حفر ثقب في المنتصف لقضيب معدني بنهايات مدببة.

نضع قطعة من أنبوب بلاستيكي على أحد طرفي القضيب (يمكنك استعارته من قلم حبر جاف). في الحلقة البلاستيكية ، نقوم بحفر فتحتين للقضيب وربطه بالمحور الدوار للمحمل باستخدام أنابيب معدنية ذات قطر أكبر (يمكنك استخدام أجزاء من هوائي تلسكوبي).

من بين الجيروسكوبات الميكانيكية تبرز جيروسكوب دوار - جسم صلب يدور بسرعةمحور الدوران الذي يكون قادرًا على تغيير الاتجاه في الفضاء. في نفس الوقت السرعة
يتجاوز دوران الجيروسكوب بشكل كبير سرعة دوران محوره
دوران. الخاصية الرئيسية لمثل هذا الجيروسكوب هي القدرة على الصيانة
اتجاه الفضاء ثابت لمحور الدوران في حالة عدم وجود
تأثير القوى الخارجية عليه.

تأكد من مشاهدة هذا الفيديو.
هذا جيروسكوب متجر:

نعم ، من القمامة)) سنحتاج - قطعة واحدة من صفح (وجدت خردة من جدي في
شرفة) ، 2. الجزء السفلي وغطاء العلبة (أكلت الفول ، حصلت
جرة) 3. عصا فولاذية (الجزء الأصعب تم العثور عليه في الشارع).
4. البلاستيسين (سرق من أختي) 5. الجوز أو (و) الأوزان 6. اثنان
لولب ، لكمة مركزية (شيء حاد في النهاية ، سوف ينفجر ومخرزًا ، كل شيء مع الجد)
6. سلك (نحاسي سميك ، وجده جدي)) 7. Poxipol (أو مادة صلبة أخرى
غراء مأخوذ من جدي)) 8. شريط عازل (المرجع نفسه)) 9. خيوط (للإطلاق وشيء ما
أيضا ، عند جدتي)) وكذلك منشار ، مفك البراغي ، إلخ ...
الفكرة العامة واضحة هنا

ثم سنقوم بتجميع الجزء الرئيسي - الدوار (أو بطريقة مختلفة بطريقة ما)) نأخذ الجزء السفلي و
الرقبة (هم نفسهم) نصنع ثقبًا فيهم (في الوسط !!) يجب أن يكون الثقب
أن تكون سميكة مثل عصا حديدية ، نقطع القضيب الحديدي في الطول ونهاياته
لجعل المحاذاة أفضل ، أدخل القضيب في المثقاب وكيفية ذلك
شحذ الجهاز بملف من جانبين ، تحتاج أيضًا إلى عمل أخدود لـ
زرع بخيط (يمكنك العثور عليه في الصورة)) على أحد الأقراص سنقوم بتشويه البلاستيسين ، و
نقوم بحشو المكسرات والمغاطس فيه (من لديه حلقة فولاذية ، أخيرًا
رائع) ثم قم بتوصيل كلا القرصين (شطيرة) واخترقهما من خلال الفتحات
المحور: قم بتشحيم كل شيء باستخدام البوكسيبول ، ودفعه (العلبة)) في المثقاب وفي الوقت الحالي
البوكسيبول يزداد برودة ، سنقوم بتوسيط القرص (حتى لا نتغلب عليه) وهذا هو الأهم
جزء من الوظيفة. يجب أن يكون التوازن مثاليًا.

ميكانيكي الجيروسكوباتمختلفة. أهمية خاصة هو الجيروسكوب الدوار. يكمن جوهرها في حقيقة أن الجسم الذي يدور حول محوره مستقر تمامًا في الفضاء ، على الرغم من أنه يمكن أن يغير اتجاه المحور نفسه. سرعة دوران المحور أقل بكثير من سرعة دوران حواف الجيروسكوب. يشبه دوران الجيروسكوب حركة الجزء العلوي على الأرض. الفرق بين الجزء العلوي الدوار والجيروسكوب هو أن الجزء العلوي الدوار يكون خاليًا في الفضاء ، وأن الجيروسكوب يدور عند نقاط ثابتة بدقة موجودة في الشريط الخارجي ، ولديه حماية لمواصلة الدوران عند سقوطه.

سوف تحتاج

• - غطاءان من العلب
• - قطعة من صفح
• - شريط كهربائي
• - مكسرات 6 قطع.
• - محور صلب أو مسمار
• - البلاستيسين
• - صمغ
• - عدد 2 براغي
• - سلك سميك
• - حفر ملف

تعليمات

1. باستخدام هذه الأجزاء ، يمكننا البدء في تجميع الدوار. نقوم بعمل ثقوب بالضبط في وسط الأغطية من العلب ، ويفضل أن يكون ذلك بنفس مسمار الذي سنصنع منه محور الدوار. بعد ذلك ، باستخدام البلاستيسين ، نربط الصواميل على الغطاء ، يمكنك وضع أكثر من ستة ، سيزيد الوزن على طول حافة الدوار من وقت دورانه.
2. بعد ذلك ، نصنع محورًا. للقيام بذلك ، نقوم بإصلاح المثقاب الكهربائي في الرذيلة ، وشد الظفر بدون قبعة فيه وشحذه بملف. لذلك سيتم وضع شحذ المحور في أقرب مكان ممكن من مركز المحور. يجب شحذها على كلا الجانبين.
3. بدون إزالة المحور الحاد من المثقاب ، سنقوم بعمل أخدود للخيط الذي سيدير ​​الدوار. نقوم بإرفاق غطاء بالمكسرات بالمحور بالغراء ، لكن لا تستخدم غطاءًا يصلب بسرعة كبيرة. مناسبة تماما "Poxipol". دهن الصواميل بنفس الصمغ.
4. الآن أهم شيء هو التوازن. بينما يجف الغراء ، تحتاج إلى وضع الأوزان بشكل مثالي حول حافة الغطاء. نقوم بتشغيل المثقاب (عموديًا) ، إذا كان الدوار الدوار ينبض في اتجاه واحد ، فإن بعض الحمل غير موجود بشكل صحيح. إصلاحه ، حاول مرة أخرى. قم بتشحيم الصواميل من الأعلى وقم بتغطيتها بغطاء ثانٍ. نلصق شريطًا كهربائيًا على حواف الدوار. نجف. الدوار نفسه جاهز!
5. نأخذ اثنين من البراغي الأطول ، ونثبتهما في ملزمة ونثقبهما في فترات الاستراحة ، حيث سيتم تثبيت الدوار. الآن نحن بحاجة إلى الخروج بإطار خارجي. قطع دائرة من صفح. من الأفضل رسمها مسبقًا ببوصلة. ارسم على الفور خطًا رأسيًا وأفقيًا بزاوية 90 درجة. في الداخل ، قمنا بقطع دائرة أصغر ، لكن هذا الجزء الدوار يناسبها. على الخطوط الأفقية نصنع ثقوبًا للمسامير المقابلة لبعضها البعض. نحن المسمار في البراغي. فيما بينها نضع محور الجيروسكوب الخاص بنا. في هذه الحالة ، يجب ألا تشدها بإحكام شديد ، وإلا فإن الاحتكاك سيقلل من سرعة الدوران ولن ينجح شيء. اترك مسافة 1 مم تقريبًا ، ولكن حتى لا يسقط الجيروسكوب من البراغي. نحن نلصق البراغي على الشريط حتى لا يؤدي الاهتزاز إلى فكها من الإطار.
6. يبقى فقط لتثبيت الحماية. نأخذ سلكًا سميكًا ونثنيه في حلقة. في مكان الأفقي المحدد نعلق على منتجنا. الجيروسكوب جاهز. نقوم بلف الخيط على المحور ونقوم بسحبه بحدة ونتحقق من الأداء.

جيروسكوب محلي الصنع

جيروسكوب(من اليونانية الأخرى yupo "دوران دائري" و okopew "مظهر") - جسم صلب سريع الدوران ، أساس الجهاز الذي يحمل نفس الاسم ، قادر على قياس التغيير في زوايا اتجاه الجسم المرتبطة به بالنسبة إلى نظام إحداثيات بالقصور الذاتي ، يعتمد عادة على قانون الحفاظ على عزم الدوران (الزخم).

اخترع العالم الفرنسي جان فوكو اسم "الجيروسكوب" ونسخة العمل لهذا الجهاز في عام 1852.

من بين الجيروسكوبات الميكانيكية تبرز جيروسكوب دوار- جسم صلب يدور بسرعة ، يكون محور دورانه قادرًا على تغيير اتجاهه في الفضاء. في هذه الحالة ، تتجاوز سرعة دوران الجيروسكوب بشكل كبير سرعة دوران محور دورانه. الخاصية الرئيسية لمثل هذا الجيروسكوب هي القدرة على الحفاظ على نفس اتجاه محور الدوران في الفضاء في غياب لحظات القوة الخارجية التي تعمل عليه.

لعمل جيروسكوب نحتاج:

1. قطعة من صفح.
2. 2 قطعة السفلي. من العلبة
3. عصا فولاذية.
4. البلاستيسين.
5. المكسرات و / أو الأوزان.
6. اثنين من البراغي.
7. سلك (نحاسي سميك) ؛
8. Poxipol (أو غيرها من الغراء تصلب) ؛
9. شريط عازل.
10. خيوط (لإطلاق وشيء آخر).
11. بالإضافة إلى أداة: منشار ، مفك ، لب ، إلخ ...

الفكرة العامة واضحة كما هو موضح بالشكل:

ابدء:

1) نأخذ صفحًا ونقطع منه إطارًا من 8 فحم (في الصورة عبارة عن إطار من 6 فحم). بعد ذلك ، نقوم بحفر 4 ثقوب فيه: 2 (في النهايات) على طول الجبهة ، 2 عبر (نفس الشيء في النهايات) ، انظر الصورة. الآن دعنا نثني السلك في حلقة (قطر السلك يساوي تقريبًا قطر الإطار). لنأخذ برغيين (مسامير ملولبة) ونثقبهما خلال العطلة في النهايات بمخرز أو لب (في أسوأ الأحوال ، يمكنك حفره باستخدام مثقاب).

2) من الضروري تجميع الجزء الرئيسي - الدوار. للقيام بذلك ، خذ قاعتين من علبة الصفيح واصنع ثقبًا فيهما في المنتصف. يجب أن تتوافق الفتحة ذات القطر مع قضيب المحور (الذي سنقوم بإدخاله هناك). لعمل قضيب محور ، خذ مسمارًا أو مسمارًا طويلًا وقم بقصه بطول ، يجب شحذ الأطراف. لجعل المحاذاة أفضل ، أدخل القضيب في المثقاب ، وكما هو الحال في أداة الآلة ، قم بشحذه بملف أو حجر شحذ من جانبين. سيكون من الجيد عمل أخدود عليها للنبات بخيط. دعنا نشوه البلاستيسين على أحد الأقراص ، ونضع المكسرات والأوزان فيه (من لديه حلقة فولاذية ، فهذا أفضل). الآن نقوم بتوصيل كلا القرصين (مثل شطيرة) ونخترقهما من خلال الفتحات بقضيب محور. نقوم بتشحيم كل شيء باستخدام مادة poxypol (أو غراء آخر) ، ثم نقوم بإدخال الجزء المتحرك في المثقاب ، وبينما يصلب poxypol ، سنقوم بتوسيط القرص (هذا هو الجزء الأكثر أهمية في العمل). يجب أن يكون التوازن مثاليًا.

3) نجمع وفقًا للصورة ، يجب أن تكون الحركة الحرة للدوار لأعلى ولأسفل ضئيلة (محسوسة ، لكن قليلاً).

4) نضع حماية سلكية ونعلقها بخيط أو غراء ، والجيروسكوب جاهز.

تم تصميم الجيروسكوبات لتثبيط النزوح الزاوي للنماذج حول أحد المحاور ، أو لتثبيت إزاحتها الزاوية. يتم استخدامها بشكل أساسي في نماذج الطيران في الحالات التي يكون فيها من الضروري زيادة استقرار سلوك الجهاز أو إنشائه بشكل مصطنع. وجدت الجيروسكوبات أكبر استخدام (حوالي 90٪) في طائرات الهليكوبتر التقليدية لتحقيق الاستقرار بالنسبة للمحور العمودي من خلال التحكم في ميل دوار الذيل. هذا يرجع إلى حقيقة أن المروحية لا تتمتع بثبات جوهري على طول المحور الرأسي. في الطائرة ، يمكن للجيروسكوب أن يثبّت التواء ، والاتجاه ، والميل. تم تثبيت المسار بشكل أساسي على طرازات التوربينات النفاثة لضمان الإقلاع والهبوط بأمان - توجد سرعات عالية ومسافات إقلاع ، وعادة ما يكون المدرج ضيقًا. يتم تثبيت الميل في الطرز ذات الثبات الطولي المنخفض أو الصفري أو السلبي (مع التمركز الخلفي) ، مما يزيد من قدرتها على المناورة. اللف مفيد لتحقيق الاستقرار حتى في نماذج التدريب.

على الطائرات والطائرات الشراعية للفصول الرياضية ، تحظر متطلبات FAI استخدام الجيروسكوبات.

يتكون الجيروسكوب من مستشعر السرعة الزاوية وجهاز التحكم. كقاعدة عامة ، هم متحدون هيكليًا ، على الرغم من أنها قديمة ، بالإضافة إلى الجيروسكوبات الحديثة "الرائعة" ، إلا أنها توضع في حالات مختلفة.

وفقًا لتصميم مستشعرات الدوران ، يمكن تقسيم الجيروسكوبات إلى فئتين رئيسيتين: الميكانيكي والبيزو. بتعبير أدق ، لا يوجد الآن شيء خاص يمكن تقسيمه ، لأن الجيروسكوبات الميكانيكية توقفت تمامًا على أنها عفا عليها الزمن. ومع ذلك ، سنقوم بتدوين مبدأ عملهم أيضًا ، ولو فقط من أجل العدالة التاريخية.

يتكون أساس الجيروسكوب الميكانيكي من أقراص ثقيلة مركبة على عمود محرك كهربائي. المحرك ، بدوره ، لديه درجة واحدة من الحرية ، أي يمكن أن تدور بحرية حول محور عمودي على عمود المحرك.

الأقراص الثقيلة التي يغزلها المحرك لها تأثير جيروسكوبي. عندما يبدأ النظام بأكمله بالدوران حول محور عمودي على المحورين الآخرين ، ينحرف المحرك المزود بأقراص بزاوية معينة. يتناسب حجم هذه الزاوية مع معدل الدوران (يمكن لأولئك المهتمين بالقوى التي تنشأ في الجيروسكوبات أن يتعرفوا بشكل أعمق على تسارع كوريوليس في الأدبيات الخاصة). يتم إصلاح انحراف المحرك عن طريق جهاز استشعار ، يتم إرسال إشاراته إلى وحدة معالجة البيانات الإلكترونية.

لقد أتاح تطوير التقنيات الحديثة تطوير مجسات سرعة زاوية أكثر تقدمًا. نتيجة لذلك ، ظهرت مجهرات بيزو ، والتي حلت الآن محل الميكروسكوب بالكامل. بالطبع ، ما زالوا يستخدمون تأثير تسريع كوريوليس ، لكن المستشعرات في حالة صلبة ، مما يعني عدم وجود أجزاء دوارة. تستخدم المستشعرات الأكثر شيوعًا لوحات اهتزازية. عند الدوران حول المحور ، تبدأ هذه اللوحة في الانحراف في مستوى مستعرض لمستوى الاهتزاز. يتم قياس هذا الانحراف وإدخاله إلى خرج المستشعر ، حيث يتم نقله بواسطة دائرة خارجية لمزيد من المعالجة. أشهر الشركات المصنعة لهذه المستشعرات هي Murata و Tokin.

يوضح الشكل التالي مثالاً لتصميم نموذجي لمستشعر السرعة الزاوية الكهرضغطية.

تحتوي مستشعرات هذا التصميم على عيب في شكل انجراف كبير في درجة الحرارة للإشارة (على سبيل المثال ، عندما تتغير درجة الحرارة عند خرج المستشعر الكهروإجهادي ، الذي يكون في حالة ثابتة ، قد تظهر إشارة). ومع ذلك ، فإن الفوائد المتلقاة في المقابل تفوق بكثير هذا الإزعاج. تستهلك أجهزة الميكروسكوب تيارًا أقل بكثير مقارنةً بالميكروسكوبات ، وتتحمل الأحمال الزائدة الكبيرة (أقل حساسية للحوادث) ، وتسمح باستجابة أكثر دقة للانعطافات النموذجية. فيما يتعلق بمكافحة الانجراف ، في النماذج الرخيصة من الميكروسكوبات البيزوجية ، هناك ببساطة ضبط "صفري" ، وفي الأنواع الأكثر تكلفة - الإعداد التلقائي "صفر" بواسطة المعالج الدقيق عند استخدام الطاقة وتعويض الانجراف باستخدام مستشعرات درجة الحرارة.

ومع ذلك ، فإن الحياة لا تقف مكتوفة الأيدي ، والآن في السطر الجديد من الجيروسكوبات من Futaba (عائلة Gyxxx مع نظام "AVCS") توجد بالفعل مستشعرات من Silicon Sensing Systems ، والتي تقارن بشكل إيجابي للغاية في الخصائص مع منتجات Murata و Tokin. تتميز المستشعرات الجديدة بانحراف درجة الحرارة المنخفض ، ومستويات ضوضاء أقل ، ومناعة عالية جدًا للاهتزاز ، ونطاق ممتد لدرجة حرارة التشغيل. تم تحقيق ذلك من خلال تغيير تصميم عنصر الاستشعار. وهي مصنوعة على شكل حلقة تعمل في وضع الانحناء الاهتزازات. الحلقة مصنوعة من الليثوغرافيا الضوئية ، مثل دائرة كهربائية دقيقة ، لذلك يسمى المستشعر SMM (آلة السيليكون الدقيقة). لن ندخل في التفاصيل التقنية ، يمكن للفضوليين أن يجدوا كل شيء هنا: http://www.spp.co.jp/sssj/comp-e.html. فيما يلي بعض الصور لجهاز الاستشعار نفسه ، والمستشعر بدون الغطاء العلوي وجزء من العنصر الكهروضغطي الحلقي.

الجيروسكوبات والخوارزميات النموذجية لتشغيلها

أشهر الشركات المصنعة للجيروسكوبات اليوم هي Futaba و JR-Graupner و Ikarus و CSM و Robbe و Hobbico ، إلخ.

الآن دعنا نفكر في أوضاع التشغيل المستخدمة في معظم أجهزة الجيروسكوبات المصنعة (سننظر في جميع الحالات غير العادية بشكل منفصل لاحقًا).

الجيروسكوبات مع وضع التشغيل القياسي

في هذا الوضع ، يخفف الجيروسكوب من النزوح الزاوي للنموذج. لقد ورثنا هذا الوضع من الجيروسكوبات الميكانيكية. اختلفت الميكروسكوبات البيزوجية الأولى عن الميكروسكوبات الميكانيكية بشكل رئيسي في المستشعر. ظلت خوارزمية العمل دون تغيير. يتلخص جوهرها في ما يلي: يقيس الجيروسكوب معدل الدوران ويصدر تصحيحًا للإشارة من جهاز الإرسال من أجل إبطاء الدوران قدر الإمكان. يوجد أدناه مخطط كتلة توضيحي.

كما يتضح من الشكل ، فإن الجيروسكوب يحاول قمع أي دوران ، بما في ذلك تلك التي تسببها إشارة من جهاز الإرسال. لتجنب مثل هذا التأثير الجانبي ، من المستحسن استخدام خلاطات إضافية على جهاز الإرسال ، بحيث عندما تنحرف عصا التحكم عن المركز ، تقل حساسية الجيروسكوب بسلاسة. قد يتم تنفيذ هذا الخلط بالفعل داخل وحدات التحكم في الجيروسكوبات الحديثة (لتوضيح ما إذا كان الأمر كذلك أم لا - انظر خصائص الجهاز ودليل التعليمات).

يتم تنفيذ تعديل الحساسية بعدة طرق:

1. لا يوجد جهاز تحكم عن بعد. يتم ضبط الحساسية على الأرض (بواسطة المنظم على جسم الجيروسكوب) ولا تتغير أثناء الرحلة.
2. تعديل منفصل (معدلات الدوران المزدوجة). على الأرض ، تم تعيين قيمتين لحساسية الجيروسكوب (بواسطة منظمين). في الهواء ، يمكنك تحديد قيمة الحساسية المطلوبة عبر قناة التحكم.
3. تعديل سلس. يضبط الجيروسكوب الحساسية بما يتناسب مع الإشارة في قناة التحكم.

في الوقت الحاضر ، تتمتع جميع أجهزة الميكروسكوب الحديثة تقريبًا بتعديل سلس للحساسية (ويمكنك أن تنسى بأمان الجيروسكوبات الميكانيكية). الاستثناءات الوحيدة هي النماذج الأساسية لبعض الشركات المصنعة ، حيث يتم ضبط الحساسية من قبل المنظم على جسم الجيروسكوب. الضبط المنفصل ضروري فقط مع أجهزة الإرسال البدائية (حيث لا توجد قناة تناسبية إضافية أو يكون من المستحيل ضبط مدة النبضة في القناة المنفصلة). في هذه الحالة ، يمكن تضمين وحدة إضافية صغيرة في قناة التحكم في الجيروسكوب ، والتي ستعطي قيم الحساسية المعطاة اعتمادًا على موضع مفتاح التبديل للقناة المنفصلة لجهاز الإرسال.

إذا تحدثنا عن مزايا الجيروسكوبات التي تطبق فقط وضع التشغيل "القياسي" ، فيمكن ملاحظة ما يلي:

• هذه الجيروسكوبات لها سعر منخفض إلى حد ما (بسبب سهولة التنفيذ)
• عند التثبيت على ذراع الرافعة لطائرة هليكوبتر ، يسهل على المبتدئين الطيران في دائرة ، حيث لا يمكن مراقبة الحزمة بشكل خاص (يتحول الشعاع نفسه في اتجاه المروحية).

سلبيات:

• في الجيروسكوبات غير المكلفة ، لا يتم التعويض الحراري بشكل جيد. من الضروري ضبط "صفر" يدويًا ، والذي يمكن أن يتغير عندما تتغير درجة حرارة الهواء.
• من الضروري تطبيق تدابير إضافية للتخلص من تأثير قمع إشارة التحكم بواسطة الجيروسكوب (خلط إضافي في قناة التحكم في الحساسية أو زيادة معدل تدفق المؤازرة).

فيما يلي أمثلة معروفة إلى حد ما لنوع الجيروسكوبات الموصوفة:

عند اختيار آلة توجيه تتصل بالجيروسكوب ، يجب أن تعطي الأفضلية لخيارات أسرع. سيحقق ذلك حساسية أكبر ، دون المخاطرة بحدوث تذبذبات ذاتية ميكانيكية في النظام (عندما تبدأ الدفات بالتحرك من جانب إلى آخر بسبب التجاوز).

الجيروسكوبات مع وضع تثبيت العنوان

في هذا الوضع ، يتم تثبيت الوضع الزاوي للنموذج. أولاً ، خلفية تاريخية قليلة. كانت أول شركة تصنع الجيروسكوبات باستخدام هذا الوضع هي شركة CSM. دعت الوضع Heading Hold. نظرًا لأن الاسم حاصل على براءة اختراع ، بدأت شركات أخرى في ابتكار (وبراءة اختراع) لأسمائها الخاصة. هكذا ظهرت العلامات التجارية "3D" و "AVSC" (Angular Vector Control System) وغيرها. يمكن لمثل هذا التنوع أن يغرق المبتدئين في ارتباك بسيط ، ولكن في الواقع ، لا توجد اختلافات جوهرية في تشغيل مثل هذه الجيروسكوبات.

وملاحظة أخرى. تدعم جميع الجيروسكوبات التي تحتوي على وضع تعليق العنوان أيضًا خوارزمية التشغيل المعتادة. اعتمادًا على المناورة التي يتم إجراؤها ، يمكنك تحديد وضع الجيروسكوب الأكثر ملاءمة.

لذا ، حول الوضع الجديد. في ذلك ، لا يمنع الجيروسكوب الدوران ، ولكنه يجعله متناسبًا مع الإشارة من مقبض المرسل. الفرق واضح. يبدأ النموذج بالدوران بالضبط بالسرعة المطلوبة ، بغض النظر عن الرياح والعوامل الأخرى.

انظر إلى مخطط الكتلة. يوضح أنه من قناة التحكم والإشارة من المستشعر ، يتم الحصول على إشارة خطأ فرق (بعد الأفعى) ، والتي يتم تغذيتها للمتكامل. يقوم المُتكامل بتغيير إشارة الخرج حتى تكون إشارة الخطأ مساوية للصفر. من خلال قناة الحساسية ، يتم تنظيم ثابت التكامل ، أي سرعة تشغيل آلة التوجيه. بالطبع ، التفسيرات المذكورة أعلاه تقريبية للغاية وتحتوي على عدد من عدم الدقة ، لكننا لن نصنع الجيروسكوبات ، ولكننا سنستخدمها. لذلك ، يجب أن نكون مهتمين أكثر بالسمات العملية لاستخدام هذه الأجهزة.

مزايا وضع Heading Hold واضحة ، لكني أود التأكيد على المزايا التي تظهر عند تثبيت مثل هذا الجيروسكوب على طائرة هليكوبتر (لتثبيت ذراع الرافعة):

• في طائرة هليكوبتر ، لا يمكن للطيار المبتدئ في وضع التحويم عمليًا التحكم في دوار الذيل
• ليست هناك حاجة لخلط طبقة ذيل الدوار مع الغاز ، مما يبسط إلى حد ما التحضير قبل الرحلة
• يمكن إجراء تقليم دوار الذيل دون إخراج النموذج من الأرض
• يصبح من الممكن إجراء مثل هذه المناورات التي كانت صعبة في السابق (على سبيل المثال ، الطيران مع الذيل للأمام).

بالنسبة للطائرات ، يمكن أيضًا تبرير هذا الوضع ، خاصةً في بعض الأشكال ثلاثية الأبعاد المعقدة مثل "Torque Roll".

في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن كل وضع تشغيل له خصائصه الخاصة ، لذا فإن استخدام Heading Hold في كل مكان على التوالي ليس حلاً سحريًا. أثناء الطيران العادي بالطائرة المروحية ، وخاصة للمبتدئين ، قد يؤدي استخدام وظيفة Heading Hold إلى فقدان السيطرة. على سبيل المثال ، إذا لم تتحكم في ذراع الرافعة عند أداء المنعطفات ، فسوف تنقلب المروحية.

تتضمن أمثلة الجيروسكوبات التي تدعم تعليق العنوان النماذج التالية:

يتم التبديل بين الوضع القياسي و Heading Hold من خلال قناة التحكم في الحساسية. إذا قمت بتغيير مدة نبضة التحكم في اتجاه واحد (من نقطة المنتصف) ، فسيعمل الجيروسكوب في وضع Heading Hold ، وإذا كان في الاتجاه الآخر ، فسيتحول الجيروسكوب إلى الوضع القياسي. النقطة الوسطى هي عندما تكون مدة نبضة القناة حوالي 1500 ميكرو ثانية ؛ أي ، إذا قمنا بتوصيل آلة توجيه بهذه القناة ، فسيتم ضبطها على الموضع الأوسط.

بشكل منفصل ، يجدر التطرق إلى موضوع تروس التوجيه المستخدمة. من أجل الحصول على أقصى تأثير من Heading Hold ، تحتاج إلى تثبيت الماكينات بسرعة أكبر وموثوقية عالية جدًا. مع زيادة الحساسية (إذا سمحت سرعة الماكينة بذلك) ، يبدأ الجيروسكوب في تحويل آلية المؤازرة بشكل حاد للغاية ، حتى مع الضربة. لذلك ، يجب أن تتمتع الماكينة بهامش أمان خطير حتى تدوم لفترة طويلة ولا تفشل. يجب إعطاء الأفضلية لما يسمى بالآلات "الرقمية". بالنسبة لأحدث الجيروسكوبات ، يتم تطوير حتى الماكينات الرقمية المتخصصة (على سبيل المثال ، Futaba S9251 للجيروسكوب GY601). تذكر أنه على الأرض ، نظرًا لعدم وجود ردود فعل من مستشعر السحب ، إذا لم تتخذ تدابير إضافية ، فإن الجيروسكوب سيجلب بالتأكيد المؤازرة إلى موضعها الأقصى ، حيث ستواجه أقصى حمل. لذلك ، إذا لم يكن للجيروسكوب وآلة التوجيه وظائف مدمجة للحد من السفر ، فيجب أن تكون ماكينة التوجيه قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة حتى لا تتعطل أثناء وجودها على الأرض.

جيروسكوبات الطائرات المتخصصة

لاستخدامها في الطائرات من أجل تثبيت الأسطوانة ، بدأ إنتاج الجيروسكوبات المتخصصة. وهي تختلف عن تلك المعتادة من حيث أن لديهم قناة أخرى للأمر الخارجي.

من خلال التحكم في كل جناح بمؤازرة منفصلة ، تستخدم الطائرات بمساعدة الكمبيوتر وظيفة flaperon. الخلط يحدث في جهاز الإرسال. ومع ذلك ، فإن وحدة التحكم في جيروسكوب الطائرة في النموذج تكتشف تلقائيًا الانحراف في الطور لقناتي الجنيح ولا تتداخل معها. ويتم استخدام انحراف الطور المضاد في حلقة تثبيت الأسطوانة - فهي تحتوي على اثنين من الإضافات ومستشعر السرعة الزاوي. لا توجد اختلافات أخرى. إذا تم التحكم في الجنيحات بواسطة مؤازر واحد ، فلن تكون هناك حاجة إلى جيروسكوب طائرة متخصص ، سيفي بالغرض العادي. جيروسكوبات الطائرات من صنع هوبيكو وفوتابا وغيرها.

فيما يتعلق باستخدام الجيروسكوبات على الطائرة ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكنك استخدام وضع Heading Hold أثناء الإقلاع والهبوط. بتعبير أدق ، في اللحظة التي تلمس فيها الطائرة الأرض. هذا لأنه عندما تكون الطائرة على الأرض ، لا يمكنها التدحرج أو الدوران ، لذا فإن الجيروسكوب سيجلب الدفات إلى وضع أقصى. وعندما تقلع الطائرة من الأرض (أو بعد الهبوط مباشرة) ، عندما يكون للنموذج سرعة عالية ، يمكن أن يؤدي الانحراف القوي للدفة إلى نكتة قاسية. لذلك ، يوصى بشدة باستخدام الجيروسكوب على الطائرات في الوضع القياسي.

في الطائرات ، تتناسب فعالية الدفات والجنيحات مع مربع السرعة الجوية للطائرة. مع نطاق واسع من السرعات ، وهو أمر نموذجي في الأكروبات المعقدة ، من الضروري تعويض هذا التغيير عن طريق ضبط حساسية الجيروسكوب. خلاف ذلك ، عندما تتسارع الطائرة ، سيتحول النظام إلى وضع التذبذب الذاتي. إذا قمت على الفور بتعيين مستوى منخفض من كفاءة الجيروسكوب ، فعندئذٍ بسرعات منخفضة ، عندما تكون هناك حاجة خاصة إليها ، فلن يكون لها التأثير المطلوب. على الطائرات الحقيقية ، يتم هذا التنظيم عن طريق الأتمتة. ربما سيكون الأمر كذلك قريبًا على النماذج. في بعض الحالات ، يكون التبديل إلى وضع التحكم في التأرجح الذاتي مفيدًا - عند سرعات طيران الطائرات المنخفضة جدًا. ربما رأى الكثيرون كيف أظهر Berkut C-37 في MAKS-2001 شخصية "هارير". في الوقت نفسه ، عمل الذيل الأفقي الأمامي في وضع التأرجح الذاتي. إن الجيروسكوب الموجود في قناة اللف يجعل من الممكن جعل الطائرة "غير مغرقة في الجناح". يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول تشغيل الجيروسكوب في وضع تثبيت درجة حرارة الطائرة في الدراسة المعروفة التي كتبها I.V. Ostoslavsky "الديناميكا الهوائية للطائرات".

خاتمة

في السنوات الأخيرة ، ظهرت العديد من النماذج الرخيصة من الجيروسكوبات المصغرة ، مما جعل من الممكن توسيع نطاق تطبيقها. سهولة التركيب وانخفاض الأسعار يبرران استخدام الجيروسكوبات حتى في نماذج التدريب والقتال. إن قوة الجيروسكوبات الكهرضغطية هي أنه في حالة وقوع حادث ، من المرجح أن يتدهور جهاز الاستقبال أو المؤازرة أكثر من الجيروسكوب.

مسألة جدوى تشبع نماذج الطيران بإلكترونيات الطيران الحديثة أمر متروك للجميع ليقرروه بأنفسهم. في رأينا ، في الفئات الرياضية للطائرات ، على الأقل في النسخ ، سيسمح في النهاية باستخدام الجيروسكوبات. خلاف ذلك ، من المستحيل ضمان واقعية ، مماثلة للرحلة الأصلية لنسخة مخفضة بسبب أرقام رينولدز المختلفة. في طائرات الهواية ، يسمح لك استخدام التثبيت الاصطناعي بتوسيع نطاق ظروف الطقس للطيران ، والطيران في مثل هذه الرياح عندما لا يكون التحكم اليدوي فقط قادرًا على الاحتفاظ بالطراز.

الجيروسكوب الميكانيكي ليس جهازًا معقدًا ، في حين أن تشغيله مشهد جميل للغاية. تمت دراسة خصائصه من قبل العلماء لأكثر من مائتي عام. قد يعتقد المرء أن كل شيء قد تمت دراسته ، لأنه تم العثور على التطبيق العملي منذ فترة طويلة ويجب إغلاق الموضوع.

ولكن هناك أناس متحمسون لا يتعبون من التأكيد على أنه أثناء تشغيل الجيروسكوب يتغير وزنه عندما يدور في اتجاه أو آخر أو في مستوى معين. علاوة على ذلك ، تبدو هذه الاستنتاجات كما لو أن الجيروسكوب يتغلب على الجاذبية. أو تشكل ما يسمى بمنطقة الظل التثاقلي. وأخيرًا ، هناك من يقول إنه إذا تم تجاوز سرعة دوران الجيروسكوب إلى قيمة حرجة معينة ، فإن هذا الجهاز يكتسب وزنًا سلبيًا ويبدأ في الطيران بعيدًا عن الأرض.

ما الذي نتعامل معه؟ احتمالية اختراق حضارة أم وهم علمي زائف؟

من الناحية النظرية ، يكون تغيير الوزن ممكنًا ، ولكن في مثل هذه السرعات العالية يستحيل اختباره تجريبيًا في ظل الظروف العادية. لكن هناك أشخاص يدعون أنهم شاهدوا التغلب على جاذبية الأرض بسرعة دوران لا تتجاوز بضعة آلاف من الدقائق. هذه التجربة مخصصة لاختبار هذه الفرضية.

خصائص أبسط جيروسكوب محلي الصنع.

ليس كل شخص قادر على تجميع جيروسكوب. جمعت الأسطوانة الآلية جيروسكوب وزنه أكثر من 1 كجم. سرعة الدوران القصوى هي 5000 دورة في الدقيقة. إذا كان تأثير التغيير في الوزن موجودًا بالفعل ، فسيكون ملحوظًا على مقياس التوازن. دقتها ، مع مراعاة الاحتكاك في المفصلات ، تقع في حدود 1 غرام.

لنبدأ التجربة.

أولاً ، قم بتدوير الجيروسكوب المتوازن في المستوى الأفقي في اتجاه عقارب الساعة. لن تكون الحذافة الدوارة متوازنة تمامًا أبدًا ، حيث من المستحيل موازنة ذلك بشكل مثالي. ولا توجد اتجاهات مثالية.

من أين يأتي الاهتزاز المحوري والشعاعي ، والذي يذهب إلى شعاع التوازن؟ نتيجة لذلك ، يمكن أن تحدث زيادة أو نقصان وهمي في الوزن؟ دعنا نحاول تدوير دولاب الموازنة في الاتجاه الآخر لاختبار النظرية القائلة بأن اتجاه الدوران هو الذي يلعب الدور الرئيسي في كسوف الجاذبية. لكن يبدو أن المعجزة لن تحدث.

ماذا يحدث إذا قمت بتعليق وتدوير الجيروسكوب في مستوى عمودي؟ لكن في هذه الحالة ، لا يوجد تغيير في المقاييس.

المبادرة القسرية.

ربما في المدرسة أو في المعهد ، تم عرض مثل هذا الإعداد لإثبات السبق القسري. إذا قمت بفك الجيروسكوب ، على سبيل المثال ، في اتجاه عقارب الساعة في مستوى عمودي ، ثم قلبته مرة أخرى في اتجاه عقارب الساعة ، إذا نظرت من أعلى ، ولكن بالفعل في مستوى أفقي ، فسيبدأ نوعًا ما. وبالتالي ، فإنه يتفاعل مع التأثيرات الخارجية ويسعى إلى الجمع بين محور واتجاه دورانه مع محور واتجاه الدوران في مستوى جديد.

بعض الأشخاص الذين يصادفون هذا الموضوع فجأة لديهم فهم خاطئ لهذه العملية. مم ، يبدو أن الجيروسكوب الميكانيكي قادر على الإقلاع إذا تم لفه بالقوة في المستوى الثاني ، وبالتالي من الممكن إنشاء محرك مبتكر. في الوقت نفسه ، يرتفع الجيروسكوب هنا فقط لأنه يتم صده بواسطة الحامل الدوار ، والذي بدوره يصده الطاولة. في حالة انعدام الوزن ، سيكون الزخم الإجمالي لمثل هذا التصميم صفرًا.