DIY giroskop rəsmləri. Texnologiyalar və texnikalar ensiklopediyası

Evdə hazırlanmış giroskop

Giroskop(qədim yupo yupo "dairəvi fırlanma" və okopew "baxış" dan) - sürətlə fırlanan bərk cisim, eyni adlı cihazın əsası, inertial ilə əlaqəli bədənin oriyentasiya bucaqlarında dəyişiklikləri ölçməyə qadirdir. koordinat sistemi, adətən fırlanma momentinin (momentumun) saxlanması qanununa əsaslanır.

"Giroskop" adı və bu cihazın işlək versiyası 1852-ci ildə fransız alimi Jan Fuko tərəfindən icad edilmişdir.

fırlanan giroskop- fırlanma oxu kosmosda oriyentasiyanı dəyişməyə qadir olan sürətlə fırlanan bərk cisim. Bu halda, giroskopun fırlanma sürəti onun fırlanma oxunun fırlanma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Belə bir giroskopun əsas xüsusiyyəti, xarici qüvvələrin anlarının təsiri olmadıqda kosmosda fırlanma oxunun sabit istiqamətini saxlamaq qabiliyyətidir.

Bir giroskop etmək üçün bizə lazımdır:

1. Laminatın bir parçası;
2. Alt 2 ədəd. qalay qutudan;
3. Polad çubuq;
4. Plastilin;
5. Fındıq və/və ya çəkilər;
6. İki vint;
7. Tel (qalın mis);
8. Poksipol (və ya digər bərkidici yapışqan);
9. Elektrik lenti;
10. Mövzular (başlanğıc və başqa bir şey üçün);
11. Eləcə də alətlər: mişar, tornavida, özək və s...

Ümumi fikir şəkildə aydın şəkildə göstərilmişdir:

Gəlin başlayaq:

1) Laminatı götürürük və ondan 8 künc çərçivəsini kəsdik (şəkildə 6 küncdür). Sonra, içərisində 4 deşik qazırıq: 2 (uclarında) ön tərəfdə, 2 enində (uclarında eyni), şəkilə baxın. İndi teli bir halqaya bükək (telin diametri təxminən çərçivənin diametrinə bərabərdir). Gəlin 2 vint (bolt) götürək və onların uclarında çubuq və ya nüvə ilə deliklər açırıq (ən pis halda, onları bir qazma ilə qazmaq olar).

2) Əsas hissəni - rotoru yığmaq lazımdır. Bunu etmək üçün bir qalay qutusundan iki dibi götürün və onların ortasında bir deşik açın. Diametrdəki çuxur ox çubuğuna uyğun olmalıdır (oraya daxil edəcəyik). Bir ox çubuğu düzəltmək üçün bir dırnaq və ya uzun bir bolt götürün və uzunluğu kəsin, ucları kəskinləşdirilməlidir. Düzəltməni daha yaxşı etmək üçün çubuğu bir qazma içərisinə daxil edin və hər iki tərəfdə bir fayl və ya bir dəzgahda olduğu kimi itiləyin. İp ilə dolama üçün üzərinə bir yiv düzəltmək yaxşı olardı. Disklərdən birinə plastilini yayırıq və içinə qoz-fındıq və çəkilər dolduracağıq (polad üzükləriniz varsa, bu daha yaxşıdır). İndi hər iki diski birləşdiririk (bir sendviç kimi) və onları bir ox çubuğu ilə deliklərdən keçirik. Biz hər şeyi Poxypol (və ya başqa yapışqan) ilə yağlayırıq, rotorumuzu qazmağa daxil edirik və Poxypol sərtləşəndə ​​biz diski mərkəzləşdirəcəyik (bu işin ən vacib hissəsidir). Balans mükəmməl olmalıdır.

3) Şəkilə uyğun olaraq yığırıq, rotorun yuxarı və aşağı sərbəst hərəkəti minimal olmalıdır (bunu hiss edə bilərsiniz, ancaq bir az).

Bir gün iki dostun, daha doğrusu qız yoldaşının söhbətinə baxdım:

A: Oh, bilirsinizmi, mənim yeni smartfonum var, hətta onun daxili giroskopu var

B: Aa, bəli, mən də özüm üçün endirmişəm, giroskopu bir ay quraşdırmışam

A: Um, bunun giroskop olduğuna əminsən?

B: Bəli, bütün bürclər üçün giroskop.

Dünyada belə dialoqların sayını azaltmaq üçün biz giroskopun nə olduğunu və necə işlədiyini öyrənməyi təklif edirik.

Giroskop: tarix, tərif

Giroskop sərbəst fırlanma oxuna malik olan və quraşdırıldığı gövdənin oriyentasiya bucaqlarında dəyişikliklərə cavab verə bilən bir cihazdır. Fırlanan zaman giroskop öz mövqeyini dəyişməz saxlayır.

Sözün özü yunan dilindən gəlir gyreuо– fırladın və skopeo- izləmək, müşahidə etmək. Giroskop termini ilk dəfə təqdim edilmişdir Jan Fuko 1852-ci ildə, lakin cihaz daha əvvəl icad edilmişdir. Bunu alman astronomu edib Johann Bonenberger 1817-ci ildə.

Onlar yüksək tezlikdə fırlanan bərk cisimlərdir. Giroskopun fırlanma oxu kosmosda istiqamətini dəyişə bilər. Fırlanan artilleriya mərmiləri, təyyarə pərvanələri və turbin rotorları giroskop xüsusiyyətlərinə malikdir.

Giroskopun ən sadə nümunəsi üst və ya tanınmış uşaq oyuncağı spinning top. Müəyyən bir ox ətrafında fırlanan, giroskopa heç bir xarici qüvvələr və bu qüvvələrin momentləri təsir etmədikdə, kosmosda öz mövqeyini saxlayan cisim. Eyni zamanda, giroskop sabitdir və əsasən fırlanma sürəti ilə müəyyən edilən xarici qüvvələrin təsirinə tab gətirə bilir.

Məsələn, fırlanan zirvəni sürətlə fırladıb sonra itələsək, o, düşməyəcək, əksinə fırlanmağa davam edəcək. Üstün sürəti müəyyən bir dəyərə düşdükdə, presessiya başlayacaq - fırlanma oxunun bir konusu təsvir etdiyi və zirvənin bucaq momentumunun kosmosda istiqamətini dəyişdirdiyi bir fenomen.

Giroskopların növləri

Giroskopların bir çox növləri var: iki Və üç dərəcə(sərbəstlik dərəcələri və ya mümkün fırlanma oxları ilə ayrılma), mexaniki, lazer Və optik giroskoplar (iş prinsipi əsasında ayırma).

Ən ümumi nümunəyə baxaq - mexaniki fırlanan giroskop. Əsasən, bu, üfüqi ox ətrafında fırlanan və öz növbəsində, üçüncü ox ətrafında fırlanan başqa bir çərçivədə sabitlənmiş şaquli ox ətrafında fırlanan bir üst hissədir. Üstü necə çevirsək də, həmişə şaquli vəziyyətdə olacaq.

Giroskopların tətbiqi

Xüsusiyyətlərinə görə giroskoplardan geniş istifadə olunur. Onlar kosmik gəmilərin stabilizasiya sistemlərində, gəmilər və təyyarələr üçün naviqasiya sistemlərində, mobil cihazlarda və oyun konsollarında, həmçinin simulyatorlar kimi istifadə olunur.

Maraqlıdır, belə bir cihaz müasir cib telefonuna necə sığa bilər və niyə orada lazımdır? Fakt budur ki, giroskop cihazın kosmosdakı mövqeyini təyin etməyə və əyilmə bucağını tapmağa kömək edir. Əlbəttə ki, telefonun birbaşa fırlanan üst hissəsi yoxdur, giroskop mikroelektronik və mikromexaniki komponentləri ehtiva edən mikroelektromexaniki sistemdir (MEMS).

Bu praktikada necə işləyir? Təsəvvür edək ki, siz sevimli oyunu oynayırsınız. Məsələn, yarış. Virtual avtomobilin sükanını çevirmək üçün heç bir düyməyə basmağa ehtiyac yoxdur, sadəcə olaraq əlinizdə olan qadcetinizin yerini dəyişmək lazımdır.

Gördüyünüz kimi, giroskoplar faydalı xüsusiyyətlərə malik heyrətamiz cihazlardır. Xarici qüvvələr sahəsində giroskopun hərəkətinin hesablanması problemini həll etmək lazımdırsa, bunun öhdəsindən tez və səmərəli şəkildə çıxmağınıza kömək edəcək tələbə xidməti mütəxəssisləri ilə əlaqə saxlayın!

Bu evdə hazırlanmış məhsul, ilk növbədə, gənc uşaqlar üçün maraqlı olacaq. Xüsusilə onu bir yerə qoyursan. Ümumiyyətlə, doğaçlama materiallardan fırlanan giroskop hazırlamaq əylənmək və boş vaxtınızı faydalı keçirmək üçün əla bir yoldur. Bütün quruluşun vizual mürəkkəbliyinə baxmayaraq, bunu etmək çox sadədir, çünki əslində bir giroskop adi bir üstdür, yalnız bir "sirr" ilə.

Bununla belə, giroskopun iş prinsipi də olduqca sadədir: volan öz oxu ətrafında saat əqrəbi istiqamətində fırlanır, bu da öz növbəsində halqaya bağlanır və üfüqi müstəvidə fırlanma hərəkətləri edir. Bu üzük üçüncü ox ətrafında fırlanan başqa bir halqada sərt şəkildə sabitlənmişdir. Bütün sirr budur.

Fırlanan mexaniki giroskopun istehsal prosesi

Plastik borudan eyni genişlikdə iki üzük kəsdik. Dönməməsi üçün superglue ilə örtülməsi lazım olan bir rulmana da ehtiyacınız olacaq. Daxili halqaya taxta bir "tablet" basırıq, bunun içərisində uclu ucları olan bir metal çubuq üçün mərkəzdə bir deşik qazmalısınız.

Çubuğun bir kənarına bir parça plastik boru qoyduq (onu bir ballpoint qələmdən götürə bilərsiniz). Çubuq üçün plastik halqada iki deşik qazırıq və daha böyük diametrli metal borulardan istifadə edərək onu yatağın fırlanan oxuna bağlayırıq (teleskopik antenanın bölmələrindən istifadə edə bilərsiniz).

Mexanik giroskoplar arasında o, fərqlənir fırlanan giroskop - sürətlə fırlanan sərt cisim fırlanma oxu kosmosda oriyentasiyanı dəyişməyə qadirdir. Eyni zamanda, sürət
giroskopun fırlanması onun oxunun fırlanma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir
fırlanma. Belə bir giroskopun əsas xüsusiyyəti saxlamaq qabiliyyətidir
olmadıqda fırlanma oxunun kosmik sabit istiqaməti
ona xarici qüvvələrin momentlərinin təsiri.

Bu videonu mütləq izləyin.
Bu, mağazadan alınmış bir giroskopdur:

Bəli, zibildən)) bizə lazım olacaq - 1.laminat (babamdan bir qırıntı tapdım.
eyvan), 2. Kalay qutunun dibi və qapağı (lobya yeyib almaq
banka) 3. Polad çubuq (ən çətin hissəsi - küçədə tapılır)
4. Plastilin (bacımdan oğurlanıb) 5. Fındıq və/yaxud çəkilər 6. iki
vida, yumruq (sonda iti şey, bir büzüləcək, babada hər şey var)
6. məftil (qalın mis, babam tapıb)) 7. Poksipol (və ya başqa bərkitmə)
yapışqan, babamdan götürülmüşdür)) 8. Elektrik lenti (yeni orada)) 9. İplər (başlanğıc üçün və bəzi başqa şeylər üçün)
həm də nənəmdə)) eləcə də mişar, tornavida və s...
burada ümumi fikir aydındır

sonra əsas hissəni yığacağıq - rotoru (və ya başqa bir şey)) altını götürün və
boyun (onlar eynidir) biz onlara bir deşik (mərkəzdə!!) deşik olmalıdır
dəmir çubuq kimi qalın olsun.Dəmir çubuğu uzununa, uclarına kəsirik
onu itiləyin Düzəltməni daha yaxşı etmək üçün çubuğu qazmağa daxil edin və necə
maşın, hər iki tərəfə bir fayl ilə itiləyirik, biz də bir yiv açmalıyıq
zavod ipi (fotoda tapa bilərsiniz)) disklərdən birinə plastilin yayacağıq və
onu qoz-fındıq və sinkerlərlə dolduracağıq (kimdə polad üzük varsa, nəhayət
zəhmli) sonra hər iki diski (sendviç) birləşdirin və onları deşiklərdən itələyin
Hər şeyi Poxypol ilə yağlayın, onu (əşyaya)) qazmağa qoyun və sağ olun
Poxy döşəməsi soyuyur, biz diski mərkəzləşdirəcəyik (vurmamaq üçün) bu ən vacibdir
işin bir hissəsi.Balans mükəmməl olmalıdır.

Mexanik giroskoplar fərqlidirlər. Fırlanan giroskop xüsusilə maraqlıdır. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, öz oxu ətrafında fırlanan bir cismin kosmosda kifayət qədər sabit olması, oxun istiqamətini özü dəyişdirə bilər. Oxun fırlanma sürəti giroskopun kənarlarının fırlanma sürətindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Giroskopun fırlanması yerdəki fırlanan zirvənin hərəkətinə bənzəyir. Fırlanan zirvə ilə giroskop arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, fırlanan top kosmosda sərbəstdir, giroskop isə xarici çubuqda yerləşən ciddi şəkildə sabitlənmiş nöqtələrdə fırlanır və yıxıldıqda fırlanmağa davam edə bilməsi üçün qorunur.

Sizə lazım olacaq

• - qutulardan iki qapaq
• - bir parça laminat
• - elektrik lenti
• - qoz-fındıq 6 əd.
• - polad ox və ya dırnaq
• - plastilin
• - yapışqan
• - 2 bolt
• - qalın tel
• - qazma, fayl

Təlimatlar

1. Bu hissələri əlimizdə tutaraq, rotoru yığmağa başlaya bilərik. Konserv qapaqlarının mərkəzində tam olaraq deşiklər açırıq, tercihen rotor oxunu düzəldəcəyimiz eyni dırnaqla. Sonra, plastilin istifadə edərək, qapaqdakı qoz-fındıqları bağlayırıq, altıdan çox qoya bilərsiniz, rotorun kənarındakı çəki fırlanma müddətini artıracaq.
2. Sonra oxu düzəldirik. Bunu etmək üçün, elektrikli qazmağı bir vitse ilə bərkidin, içərisində başsız dırnağı sıxın və bir fayl ilə itiləyin. Bu şəkildə oxun itilənməsi oxun mərkəzinə mümkün qədər yaxın yerləşdiriləcəkdir. Hər iki tərəfdən itiləmək lazımdır.
3. Matkapdan kəskinləşdirilmiş oxu çıxarmadan, rotoru işlədəcək iplik üçün bir yiv açacağıq. Qapağı qoz-fındıq ilə yapışqan istifadə edərək oxa bağlayırıq, lakin çox tez sərtləşən birini istifadə etməyin. Poxipol yaxşı işləyir. Fındıqları eyni yapışqan ilə örtün.
4. İndi ən vacib şey tarazlıqdır. Yapışqan quruyarkən, çəkiləri qapağın kənarına mükəmməl şəkildə yerləşdirmək lazımdır. Qazmağı (şaquli) işə salırıq, əgər fırlanan rotor bir istiqamətə vurursa, o zaman bəzi yüklər düzgün yerləşdirilməyib. Biz onu düzəldirik və yenidən cəhd edirik. Üstündən qoz-fındıqları yağlayın və ikinci qapaq ilə örtün. Rotorun kənarlarına elektrik lentini yapışdırırıq. Quruyaq. Rotorun özü hazırdır!
5. İki daha uzun boltu götürürük, onları bir vidaya bağlayırıq və içərisində rotorun sabitlənəcəyi deliklər açırıq. İndi xarici bir çərçivə ilə tanış olmalıyıq. Laminatdan bir dairə kəsin. Əvvəlcədən kompas ilə çəkmək daha yaxşıdır. Dərhal 90 dərəcə bir açı ilə şaquli və üfüqi xətləri çəkin. İçəridə daha kiçik bir dairə kəsdik, ancaq rotor oraya uyğun olsun. Üfüqi xətlər boyunca bir-birinin əksinə olan boltlar üçün deliklər düzəldirik. Boltları vidalayırıq. Onların arasına giroskopumuzun oxunu yerləşdiririk. Eyni zamanda, onu çox sıx bağlaya bilməzsiniz, əks halda sürtünmə fırlanma sürətini azaldacaq və heç bir şey işləməyəcəkdir. Təxminən 1 mm səyahət buraxın, ancaq giroskopun boltlardan düşməməsi üçün. Boltları çubuğa yapışdırırıq ki, vibrasiya onları çərçivədən çıxarmasın.
6. Qalan tək şey qoruyucu quraşdırmaqdır. Qalın bir tel götürün və bir halqaya bükün. İşarələnmiş üfüqi xəttin yerində onu məhsulumuza yapışdırırıq. Giroskop hazırdır. İpi oxa sarırıq və kəskin şəkildə çəkərək funksionallığını yoxlayırıq.

Evdə hazırlanmış giroskop

Giroskop(qədim yupo yupo "dairəvi fırlanma" və okopew "baxış" dan) - sürətlə fırlanan bərk cisim, eyni adlı cihazın əsası, inertial ilə əlaqəli bədənin oriyentasiya bucaqlarında dəyişiklikləri ölçməyə qadirdir. koordinat sistemi, adətən fırlanma momentinin (momentumun) saxlanması qanununa əsaslanır.

"Giroskop" adı və bu cihazın işlək versiyası 1852-ci ildə fransız alimi Jan Fuko tərəfindən icad edilmişdir.

Mexanik giroskoplar arasında o, fərqlənir fırlanan giroskop- fırlanma oxu kosmosda oriyentasiyanı dəyişməyə qadir olan sürətlə fırlanan bərk cisim. Bu halda, giroskopun fırlanma sürəti onun fırlanma oxunun fırlanma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Belə bir giroskopun əsas xüsusiyyəti, xarici qüvvələrin anlarının təsiri olmadıqda kosmosda fırlanma oxunun sabit istiqamətini saxlamaq qabiliyyətidir.

Bir giroskop etmək üçün bizə lazımdır:

1. Laminatın bir parçası;
2. Alt 2 ədəd. qalay qutudan;
3. Polad çubuq;
4. Plastilin;
5. Fındıq və/və ya çəkilər;
6. İki vint;
7. Tel (qalın mis);
8. Poksipol (və ya digər bərkidici yapışqan);
9. Elektrik lenti;
10. Mövzular (başlanğıc və başqa bir şey üçün);
11. Eləcə də alətlər: mişar, tornavida, özək və s...

Ümumi fikir şəkildə aydın şəkildə göstərilmişdir:

Gəlin başlayaq:

1) Laminatı götürürük və ondan 8 künc çərçivəsini kəsdik (şəkildə 6 küncdür). Sonra, içərisində 4 deşik qazırıq: 2 (uclarında) ön tərəfdə, 2 enində (uclarında eyni), şəkilə baxın. İndi teli bir halqaya bükək (telin diametri təxminən çərçivənin diametrinə bərabərdir). Gəlin 2 vint (bolt) götürək və onların uclarında çubuq və ya nüvə ilə deliklər açırıq (ən pis halda, onları bir qazma ilə qazmaq olar).

2) Əsas hissəni - rotoru yığmaq lazımdır. Bunu etmək üçün bir qalay qutusundan iki dibi götürün və onların ortasında bir deşik açın. Diametrdəki çuxur ox çubuğuna uyğun olmalıdır (oraya daxil edəcəyik). Bir ox çubuğu düzəltmək üçün bir dırnaq və ya uzun bir bolt götürün və uzunluğu kəsin, ucları kəskinləşdirilməlidir. Düzəltməni daha yaxşı etmək üçün çubuğu bir qazma içərisinə daxil edin və hər iki tərəfdə bir fayl və ya bir dəzgahda olduğu kimi itiləyin. İp ilə dolama üçün üzərinə bir yiv düzəltmək yaxşı olardı. Disklərdən birinə plastilini yayırıq və içinə qoz-fındıq və çəkilər dolduracağıq (polad üzükləriniz varsa, bu daha yaxşıdır). İndi hər iki diski birləşdiririk (bir sendviç kimi) və onları bir ox çubuğu ilə deliklərdən keçirik. Biz hər şeyi Poxypol (və ya başqa yapışqan) ilə yağlayırıq, rotorumuzu qazmağa daxil edirik və Poxypol sərtləşəndə ​​biz diski mərkəzləşdirəcəyik (bu işin ən vacib hissəsidir). Balans mükəmməl olmalıdır.

3) Şəkilə uyğun olaraq yığırıq, rotorun yuxarı və aşağı sərbəst hərəkəti minimal olmalıdır (bunu hiss edə bilərsiniz, ancaq bir az).

4) Bir tel qoruyucu quraşdırırıq, onu ip və ya yapışqan ilə bağlayırıq və giroskopumuz hazırdır.

Gyroskoplar oxlardan birinin ətrafında modellərin bucaq hərəkətlərini azaltmaq və ya onların bucaq hərəkətini sabitləşdirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Onlar əsasən uçan modellərdə cihazın davranışının sabitliyini artırmaq və ya onu süni şəkildə yaratmaq lazım olduğu hallarda istifadə olunur. Giroskopların ən böyük tətbiqi (təxminən 90%) quyruq rotorunun addımını idarə etməklə şaquli oxa nisbətən sabitləşmə üçün adi vertolyotlarda tapılır. Bu, helikopterin şaquli ox boyunca sıfır daxili sabitliyə malik olması ilə bağlıdır. Təyyarələrdə bir giroskop fırlanma, başlıq və meydançanı sabitləşdirə bilər. Təhlükəsiz qalxma və enməni təmin etmək üçün kurs əsasən turbojet modellərində stabilləşdirilir - yüksək sürət və uçuş məsafələri var və uçuş-enmə zolağı adətən dar olur. Pitch aşağı, sıfır və ya mənfi uzununa sabitliyə (arxa düzülmə ilə) malik modellərdə sabitləşir ki, bu da onların manevr qabiliyyətini artırır. Təlim modellərində belə rulonu sabitləşdirmək faydalıdır.

İdman sinifli təyyarələrdə və planerlərdə giroskoplar FAI tələbləri ilə qadağandır.

Giroskop bucaq sürəti sensoru və nəzarətçidən ibarətdir. Bir qayda olaraq, onlar struktur olaraq birləşdirilir, baxmayaraq ki, köhnəlmiş və "sərin" müasir giroskoplarda fərqli korpuslara yerləşdirilir.

Fırlanma sensorlarının dizaynına əsasən, giroskopları iki əsas sinifə bölmək olar: mexaniki və piezo. Daha doğrusu, indi bölmək üçün xüsusi bir şey yoxdur, çünki mexaniki giroskoplar köhnəlmiş kimi istehsaldan tamamilə çıxdı. Buna baxmayaraq, tarixi ədalət naminə onların fəaliyyət prinsipini də təsvir edəcəyik.

Mexanik giroskopun əsasını elektrik mühərrikinin şaftına quraşdırılmış ağır disklər təşkil edir. Mühərrik, öz növbəsində, bir sərbəstlik dərəcəsinə malikdir, yəni. motor şaftına perpendikulyar olan ox ətrafında sərbəst dönə bilər.

Mühərrik tərəfindən fırlanan ağır disklər giroskopik təsirə malikdir. Bütün sistem digər ikisinə perpendikulyar bir ox ətrafında fırlanmağa başlayanda, diskləri olan motor müəyyən bir açı ilə kənara çıxır. Bu bucağın böyüklüyü fırlanma sürəti ilə mütənasibdir (giroskoplarda yaranan qüvvələrlə maraqlananlar xüsusi ədəbiyyatda Koriolis sürətlənməsi haqqında daha çox oxuya bilərlər). Mühərrikin sapması siqnalı elektron məlumat emal bölməsinə göndərilən bir sensor tərəfindən aşkar edilir.

Müasir texnologiyaların inkişafı daha təkmil bucaq sürəti sensorlarını inkişaf etdirməyə imkan verdi. Nəticədə, indi tamamilə mexaniki olanları əvəz edən piezogiroskoplar meydana çıxdı. Əlbəttə ki, onlar hələ də Coriolis sürətləndirmə effektindən istifadə edirlər, lakin sensorlar bərk vəziyyətdədir, yəni fırlanan hissələr yoxdur. Ən çox yayılmış sensorlar titrəmə plitələrindən istifadə edir. Bir ox ətrafında fırlanan belə bir boşqab vibrasiya müstəvisinə eninə bir müstəvidə sapmağa başlayır. Bu sapma ölçülür və sensorun çıxışına göndərilir, oradan sonrakı emal üçün xarici dövrə ilə çıxarılır. Belə sensorların ən məşhur istehsalçıları Murata və Tokindir.

Piezoelektrik açısal sürət sensorunun tipik dizaynının nümunəsi aşağıdakı şəkildə verilmişdir.

Bu dizaynın sensorları siqnalın böyük bir temperatur sürüşməsinin dezavantajına malikdir (yəni, temperatur dəyişdikdə, stasionar vəziyyətdə olan bir piezoelektrik sensorun çıxışında bir siqnal görünə bilər). Bununla belə, bunun müqabilində alınan faydalar bu narahatçılıqdan qat-qat üstündür. Piezogirlər mexaniki olanlarla müqayisədə daha az cərəyan sərf edir, böyük yüklənmələrə tab gətirir (qəzalara daha az həssasdır) və model dönüşlərinə daha dəqiq cavab verməyə imkan verir. Driftlə mübarizəyə gəlincə, ucuz pyezoqiroskop modellərində sadəcə olaraq “sıfır” tənzimləmə var, daha bahalı modellərdə isə güc tətbiq edildikdə mikroprosessor tərəfindən avtomatik “sıfır” parametri və temperatur sensorları ilə sürüşmə kompensasiyası var.

Bununla belə, həyat dayanmır və indi Futaba-dan ("AVCS" sistemi ilə Gyxxx Ailəsi) yeni giroskoplar xəttinə Murata və Tokin məhsullarından xüsusiyyətlərinə görə çox əlverişli olan Silicon Sensing Systems-dən olan sensorlar artıq daxildir. Yeni sensorlar daha aşağı temperatur sürüşməsinə, aşağı səs-küy səviyyələrinə, çox yüksək vibrasiya toxunulmazlığına və genişləndirilmiş iş temperaturu diapazonuna malikdir. Bu, sensor elementin dizaynını dəyişdirməklə əldə edilir. Bükülmə vibrasiya rejimində işləyən üzük şəklində hazırlanır. Üzük mikrosxem kimi fotolitoqrafiyadan istifadə edərək hazırlanır, buna görə sensor SMM (Silicon Micro Machine) adlanır. Texniki detallara girməyəcəyik; maraqlananlar hər şeyi burada tapa bilər: http://www.spp.co.jp/sssj/comp-e.html. Budur, sensorun özünün bir neçə fotoşəkili, üst örtüyü olmayan sensor və üzük pyezoelektrik elementinin bir parçası.

Tipik giroskoplar və onların işləməsi üçün alqoritmlər

Bu gün ən məşhur giroskop istehsalçıları Futaba, JR-Graupner, Ikarus, CSM, Robbe, Hobbico və s.

İndi ən çox istehsal olunan giroskoplarda istifadə olunan iş rejimlərinə baxaq (hər hansı qeyri-adi hallara daha sonra ayrıca baxacağıq).

Standart iş rejimi ilə giroskoplar

Bu rejimdə giroskop modelin bucaq hərəkətlərini azaldır. Bu rejimi mexaniki giroskoplardan miras aldıq. İlk pyezoqiroskoplar mexaniki olanlardan əsasən sensorlarına görə fərqlənirdi. İş alqoritmi dəyişməz qaldı. Onun mahiyyəti aşağıdakılara qədər qaynayır: giroskop fırlanma sürətini ölçür və fırlanmanı mümkün qədər yavaşlatmaq üçün ötürücüdən gələn siqnala düzəliş təmin edir. Aşağıda izahlı blok diaqramı verilmişdir.

Şəkildən göründüyü kimi, giroskop istənilən fırlanmanı, o cümlədən ötürücüdən gələn siqnalın səbəb olduğu fırlanmanı boğmağa çalışır. Belə bir yan təsirin qarşısını almaq üçün ötürücüdə əlavə mikserlərdən istifadə etmək məqsədəuyğundur ki, idarəetmə düyməsi mərkəzdən kənara çıxdıqda, giroskopun həssaslığı tədricən azalsın. Belə qarışdırma artıq müasir giroskopların nəzarətçiləri daxilində həyata keçirilə bilər (onun olub-olmadığını aydınlaşdırmaq üçün cihazın xüsusiyyətlərinə və təlimat kitabçasına baxın).

Həssaslığın tənzimlənməsi bir neçə yolla həyata keçirilir:

1. Uzaqdan tənzimləmə yoxdur. Həssaslıq yerə (giroskop gövdəsindəki tənzimləyici tərəfindən) təyin edilir və uçuş zamanı dəyişmir.
2. Diskret tənzimləmə (ikili dərəcəli giroskop). Yerdə iki giroskop həssaslıq dəyəri təyin olunur (iki tənzimləyici tərəfindən). Havada, nəzarət kanalından istifadə edərək istədiyiniz həssaslıq dəyərini seçə bilərsiniz.
3. Hamar tənzimləmə. Giroskop həssaslığı idarəetmə kanalındakı siqnala mütənasib olaraq təyin edir.

Hal-hazırda, demək olar ki, bütün müasir piezogiroskoplar hamar həssaslıq tənzimlənməsinə malikdir (və mexaniki giroskopları etibarlı şəkildə unuda bilərsiniz). Yalnız istisnalar bəzi istehsalçıların əsas modelləridir, burada həssaslıq giroskop gövdəsində bir tənzimləyici tərəfindən təyin olunur. Diskret tənzimləmə yalnız primitiv ötürücülərlə lazımdır (əlavə mütənasib kanal olmadıqda və ya diskret kanalda nəbz müddətini təyin etmək mümkün olmadıqda). Bu vəziyyətdə, giroskopun idarəetmə kanalına kiçik bir əlavə modul daxil edilə bilər ki, bu da diskret ötürücü kanalın keçid açarının mövqeyindən asılı olaraq müəyyən həssaslıq dəyərlərini istehsal edəcəkdir.

Yalnız "standart" iş rejimini həyata keçirən giroskopların üstünlükləri haqqında danışsaq, qeyd edə bilərik:

• Bu cür giroskoplar kifayət qədər aşağı qiymətə malikdir (həyata keçirmə asanlığı səbəbindən)
• Vertolyotun quyruq bumuna quraşdırıldıqda, yeni başlayanlar üçün bir dairədə uçmaq daha asandır, çünki bumu yaxından izləmək lazım deyil (vertolyot hərəkət etdikcə bumun özü fırlanır).

Qüsurlar:

• Ucuz giroskoplarda istilik kompensasiyası kifayət qədər yaxşı aparılmır. Hava istiliyi dəyişdikdə dəyişə bilən "sıfırı" əl ilə təyin etmək lazımdır.
• Gyroskop tərəfindən idarəetmə siqnalının boğulmasının təsirini aradan qaldırmaq üçün əlavə tədbirlər tətbiq etmək lazımdır (həssaslığa nəzarət kanalında əlavə qarışdırma və ya sükan ötürücü axınının sürətini artırmaq).

Təsvir edilən giroskop növlərinin kifayət qədər tanınmış nümunələri:

Giroskopa qoşulacaq sükan çarxını seçərkən daha sürətli variantlara üstünlük verilməlidir. Bu, sistemdə mexaniki öz-özünə salınmaların baş verməsi riski olmadan daha yüksək həssaslığa nail olmağa imkan verəcəkdir (həddindən artıq tənzimləmə səbəbindən sükan çarxları özləri yan-yana hərəkət etməyə başlayanda).

İstiqamətli tutma rejimi ilə giroskoplar

Bu rejimdə modelin bucaq vəziyyəti sabitləşir. Birincisi, bir az tarixi məlumat. Bu rejimlə giroskoplar hazırlayan ilk şirkət CSM idi. O, rejimi Başlıq Tutma adlandırdı. Adı patentləşdirildiyi üçün digər firmalar öz adlarını (və patentini) tapmağa başladılar. “3D”, “AVSC” (Bucaq Vektor İdarəetmə Sistemi) və digər markalar belə yarandı. Bu cür müxtəliflik bir başlanğıcı kiçik bir çaşqınlığa sala bilər, amma əslində bu cür giroskopların işində heç bir əsas fərq yoxdur.

Və daha bir qeyd. Başlıq Tutma rejiminə malik olan bütün giroskoplar da adi əməliyyat alqoritmini dəstəkləyir. Görülən manevrdən asılı olaraq, ən uyğun olan giroskop rejimini seçə bilərsiniz.

Beləliklə, yeni rejim haqqında. Bunda giroskop fırlanmanı boğmur, lakin onu ötürücü sapından gələn siqnala mütənasib edir. Fərq göz qabağındadır. Model küləkdən və digər amillərdən asılı olmayaraq tam olaraq tələb olunan sürətlə fırlanmağa başlayır.

Blok diaqramına baxın. Bu, idarəetmə kanalından və sensordan gələn siqnaldan inteqratora qidalanan fərq səhv siqnalının (toplayıcıdan sonra) əldə edildiyini göstərir. İnteqrator çıxış siqnalını səhv siqnalı sıfıra bərabər olana qədər dəyişir. Həssaslıq kanalı vasitəsilə inteqrasiya sabiti, yəni sükan maşınının sürəti tənzimlənir. Əlbəttə ki, yuxarıdakı izahatlar çox təxminidir və bir sıra qeyri-dəqiqliklərə malikdir, lakin biz giroskoplar etmək niyyətində deyilik, lakin onlardan istifadə etmək niyyətindəyik. Buna görə də, biz bu cür cihazların istifadəsinin praktiki xüsusiyyətləri ilə daha çox maraqlanmalıyıq.

Başlıq Tutma rejiminin üstünlükləri göz qabağındadır, lakin belə bir giroskopu helikopterə quraşdırarkən (quyruq bumu sabitləşdirmək üçün) ortaya çıxan üstünlükləri xüsusilə vurğulamaq istərdim:

• bir vertolyotda, sürüşmə rejimində təcrübəsiz bir pilot praktik olaraq quyruq rotorunu idarə edə bilməz
• quyruq rotorunun addımını qazla qarışdırmağa ehtiyac yoxdur, bu da uçuşdan əvvəl hazırlığı bir qədər asanlaşdırır
• quyruq rotorunun kəsilməsi modeli yerdən qaldırmadan edilə bilər
• Əvvəllər çətin olan manevrləri yerinə yetirmək mümkün olur (məsələn, əvvəlcə quyruq uçur).

Təyyarələr üçün bu rejimin istifadəsi də əsaslandırıla bilər, xüsusən də "Tork Roll" kimi bəzi mürəkkəb 3D formalarda.

Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, hər bir iş rejimi öz xüsusiyyətlərinə malikdir, ona görə də hər yerdə Heading Hold-dan istifadə panacea deyil. Normal helikopter uçuşu zamanı, xüsusən yeni başlayanlar tərəfindən Başlıq Tutma funksiyasından istifadə idarəetmənin itirilməsi ilə nəticələnə bilər. Məsələn, dönüşlər edərkən quyruq bumu idarə etməsəniz, vertolyot aşır.

Başlıq Tutma rejimini dəstəkləyən giroskopların nümunələrinə aşağıdakı modellər daxildir:

Standart rejim və Başlıq Tutma arasında keçid həssaslığın tənzimlənməsi kanalı vasitəsilə həyata keçirilir. Nəzarət impulsunun müddətini bir istiqamətdə (orta nöqtədən) dəyişdirsəniz, giroskop Başlıqda Tutma rejimində işləyəcək, digər istiqamətdə isə giroskop standart rejimə keçəcək. Orta nöqtə kanalın nəbzinin müddəti təxminən 1500 µs olduqda; yəni sükan çarxını bu kanala birləşdirsək orta vəziyyətə qoyulacaqdı.

Ayrı-ayrılıqda istifadə olunan sükan çarxları mövzusuna toxunmağa dəyər. Heading Hold-dan maksimum effekt əldə etmək üçün artan işləmə sürəti və çox yüksək etibarlılığı olan sükan çarxları quraşdırmalısınız. Həssaslıq artdıqda (maşının işləmə sürəti imkan verirsə), gyroskop hətta döyülmə ilə belə servomexanizmi çox kəskin şəkildə dəyişməyə başlayır. Buna görə də, uzun müddət işləmək və uğursuz olmamaq üçün maşının ciddi təhlükəsizlik marjası olmalıdır. “Rəqəmsal” deyilən maşınlara üstünlük verilməlidir. Hətta ən müasir giroskoplar üçün xüsusi rəqəmsal servolar hazırlanır (məsələn, GY601 giroskopu üçün Futaba S9251). Unutmayın ki, yerdə, toqquşma sensorundan əks əlaqə olmaması səbəbindən, əlavə tədbirlər görülməzsə, giroskop mütləq sükan maşınının maksimum yüklə qarşılaşacağı ekstremal vəziyyətinə gətirəcəkdir. Buna görə də, əgər giroskop və sükan çarxında hərəkəti məhdudlaşdıran funksiyalar quraşdırılmayıbsa, o zaman sükan çarxı yerdə olarkən sıradan çıxmamaq üçün ağır yüklərə tab gətirə bilməlidir.

İxtisaslaşdırılmış təyyarə giroskopları

Rulonu sabitləşdirmək üçün təyyarələrdə istifadə üçün xüsusi giroskoplar istehsal olunmağa başladı. Onlar adi olanlardan daha bir xarici komanda kanalının olması ilə fərqlənirlər.

Hər bir aileron ayrı bir servo tərəfindən idarə edildikdə, kompüter avadanlığı olan təyyarələr flaperon funksiyasından istifadə edir. Qarışdırma ötürücüdə baş verir. Bununla belə, modeldəki təyyarə giroskopu avtomatik olaraq hər iki aileron kanalının fazadaxili sapmasını aşkar edir və buna mane olmur. Və anti-faza sapması rulon sabitləşdirmə döngəsində iştirak edir - iki toplayıcı və bir açısal sürət sensoru ehtiva edir. Başqa fərqlər yoxdur. Aileronlar tək bir servo tərəfindən idarə olunursa, o zaman xüsusi bir təyyarə giroskopuna ehtiyac yoxdur, adi biri bunu edəcəkdir. Təyyarə giroskopları Hobbico, Futaba və başqaları tərəfindən hazırlanır.

Təyyarədə giroskopların istifadəsinə gəlincə, qeyd etmək lazımdır ki, uçuş və eniş zamanı Başlıq Tutma rejimindən istifadə etmək olmaz. Daha doğrusu, təyyarənin yerə dəydiyi an. Bunun səbəbi budur ki, təyyarə yerdə olarkən, o, dayana və ya dönə bilmir, ona görə də giroskop sükanları hansısa ekstremal mövqeyə itələyir. Təyyarə yerdən qalxdıqda (və ya enişdən dərhal sonra), model yüksək sürətə malik olduqda, sükanların güclü əyilməsi qəddar bir zarafat oynaya bilər. Buna görə də, standart rejimdə təyyarələrdə giroskopdan istifadə etmək çox tövsiyə olunur.

Təyyarələrdə sükanların və aileronların effektivliyi təyyarənin uçuş sürətinin kvadratına mütənasibdir. Mürəkkəb akrobatika üçün xarakterik olan geniş sürət diapazonu ilə giroskopun həssaslığını tənzimləməklə bu dəyişikliyi kompensasiya etmək lazımdır. Əks halda, təyyarə sürətləndikdə sistem öz-özünə salınan rejimə keçəcək. Gyroskopun səmərəlilik səviyyəsini dərhal aşağı səviyyəyə təyin etsəniz, aşağı sürətlərdə, xüsusilə lazım olduqda, istənilən effekti verməyəcəkdir. Həqiqi təyyarələrdə bu tənzimləmə avtomatik olaraq həyata keçirilir. Yəqin ki, bu, tezliklə modellərdə də olacaq. Bəzi hallarda, özünü salınan idarəetmə rejiminə keçmək faydalıdır - çox aşağı təyyarə uçuş sürətində. Çoxları yəqin ki, MAKS-2001-də Berkut S-37-nin necə “Harrier” fiqurunu göstərdiyini görüb. Ön üfüqi quyruq səthi özünü salınan rejimdə işləyirdi. Roll kanalındakı giroskop təyyarəni "qanadda dayanmamağa" imkan verir. Giroskopun təyyarənin meydança sabitləşdirmə rejimində işləməsi haqqında daha ətraflı məlumatı İ.V. Ostoslavskinin məşhur "Təyyarə Aerodinamiği" monoqrafiyasında oxumaq olar.

Nəticə

Son illərdə miniatür giroskopların bir çox ucuz modelləri ortaya çıxdı və bu, onların tətbiq dairəsini genişləndirməyə imkan verdi. Quraşdırmanın asanlığı və aşağı qiymətlər hətta təlim və radio döyüş modellərində giroskopların istifadəsini əsaslandırır. Pyezoelektrik giroskopların davamlılığı elədir ki, qəza zamanı qəbuledici və ya servo giroskopdan daha çox zədələnir.

Uçan modelləri müasir avionika ilə doyurmağın məqsədəuyğun olub-olmadığını hər kəs özü qərar verir. Fikrimizcə, təyyarələrin idman siniflərində, ən azı nüsxələrdə, sonda giroskoplara icazə veriləcəkdir. Əks halda, fərqli Reynolds nömrələrinə görə orijinala bənzər daha kiçik bir nüsxənin real uçuşunu təmin etmək mümkün deyil. Hobbi gəmilərində süni sabitləşdirmədən istifadə uçuş hava şəraitinin diapazonunu genişləndirməyə və yalnız əl ilə idarəetmə modeli tuta bilmədiyi zaman belə küləklərdə uçmağa imkan verir.

Mexanik giroskop o qədər də mürəkkəb cihaz deyil, lakin onun işləməsi olduqca gözəl mənzərədir. Alimlər iki yüz ildən artıqdır ki, onun xüsusiyyətlərini öyrənirlər. Düşünmək olardı ki, hər şey öyrənilib, çünki praktik tətbiqi çoxdan tapılıb və mövzu bağlanmalıdır.

Amma elə həvəsli insanlar var ki, giroskop işləyərkən bu və ya digər istiqamətdə və ya müəyyən müstəvidə fırlananda çəkisinin dəyişdiyini iddia etməkdən yorulmurlar. Üstəlik, nəticələr gyroskopun cazibə qüvvəsini dəf etdiyi kimi səslənir. Yaxud qravitasiya kölgəsi zonasını əmələ gətirir. Və nəhayət, elə insanlar var ki, giroskopun fırlanma sürəti müəyyən kritik qiymətə keçərsə, bu cihaz mənfi çəki qazanır və Yerdən uzaqlaşmağa başlayır.

Biz nə ilə məşğuluq? Sivilizasiyada sıçrayış ehtimalı, yoxsa psevdo-elmi aldatma?

Nəzəri olaraq çəkidə dəyişiklik mümkündür, lakin o qədər yüksək sürətlərdə bunu normal şəraitdə eksperimental olaraq yoxlamaq mümkün deyil. Ancaq Yerin cazibə qüvvəsinin cəmi bir neçə min dəqiqəlik fırlanma sürətində aşdığını gördüklərini iddia edən insanlar var. Bu təcrübə bu fərziyyənin sınaqdan keçirilməsinə həsr edilmişdir.

Ən sadə evdə hazırlanmış giroskopun xüsusiyyətləri.

Hər kəs giroskop yığmaq iqtidarında deyil. Avtomatik roller 1 kq-dan çox çəkisi olan bir giroskop yığdı. Maksimum fırlanma sürəti 5000 rpm. Əgər çəki dəyişikliyinin təsiri həqiqətən də mövcuddursa, bu, qol şkalasında nəzərə çarpacaq. Onların dəqiqliyi, menteşələrdə sürtünmə nəzərə alınmaqla, 1 g daxilindədir.

Təcrübəyə başlayaq.

Əvvəlcə balanslaşdırılmış giroskopu üfüqi müstəvidə saat əqrəbi istiqamətində fırladırıq. Fırlanan volan heç vaxt tam balanslı olmayacaq, çünki o, mükəmməl balanslaşdırıla bilməz. Bəli və ideal rulmanlar yoxdur.

Balans şüasına keçən eksenel və radial vibrasiya haradan gəlir? Xəyali çəki artımı və ya itkisi nə ilə nəticələnə bilər? Qravitasiya tutulmasında əsas rol oynayan fırlanma istiqaməti olduğu nəzəriyyəsini yoxlamaq üçün volanı digər istiqamətə çevirməyə çalışaq. Amma deyəsən möcüzə heç vaxt baş verməyəcək.

Bir giroskopu şaquli müstəvidə asıb fırlasanız nə olar? Amma bu halda da tərəzidə heç bir dəyişiklik baş vermir.

Məcburi presessiya.

Ola bilsin ki, məktəbdə və ya institutda məcburi presessiya nümayiş etdirmək üçün sizə belə bir quruluş göstərilib. Giroskopu, məsələn, şaquli bir müstəvidə saat əqrəbi istiqamətində fırladırsanız və sonra yenidən saat yönünün əksinə çevirsəniz, yuxarıdan baxırsınızsa, ancaq üfüqi bir müstəvidə, o zaman havaya qalxır. Bu yolla o, xarici təsirlərə reaksiya verir və yeni müstəvidə öz fırlanma oxu və istiqamətini oxu və fırlanma istiqaməti ilə birləşdirməyə çalışır.

Birdən bu mövzu ilə qarşılaşan bəzi insanlar bu prosesi səhv başa düşürlər. Belə görünür ki, mexaniki giroskop ikinci müstəvidə zorla fırlanarsa havaya qalxa bilir və beləliklə, guya innovativ mühərrik yaradıla bilər. Eyni zamanda, burada giroskop yalnız fırlanan stenddən dəf edildiyi üçün yüksəlir və o, öz növbəsində, masadan dəf edilir. Sıfır cazibə qüvvəsində belə bir quruluşun ümumi impulsu sıfır olacaqdır.