DIY gyroskop tegninger. Encyclopedia of teknologier og teknikker

Hjemmelaget gyroskop

Gyroskop(fra gammelgresk yupo "sirkulær rotasjon" og okopew "look") - et raskt roterende solid legeme, grunnlaget for en enhet med samme navn, i stand til å måle endringer i orienteringsvinklene til kroppen knyttet til den i forhold til tregheten koordinatsystem, vanligvis basert på loven om bevaring av dreiemoment (momentum).

Selve navnet "gyroskop" og den fungerende versjonen av denne enheten ble oppfunnet i 1852 av den franske forskeren Jean Foucault.

roterende gyroskop- et raskt roterende fast legeme, hvis rotasjonsakse er i stand til å endre orientering i rommet. I dette tilfellet overskrider gyroskopets rotasjonshastighet betydelig rotasjonshastigheten til rotasjonsaksen. Hovedegenskapen til et slikt gyroskop er evnen til å opprettholde en konstant retning av rotasjonsaksen i rommet i fravær av påvirkning av øyeblikk av ytre krefter på den.

For å lage et gyroskop trenger vi:

1. Et stykke laminat;
2. Bunn 2 stk. fra en blikkboks;
3. Stålpinne;
4. Plasticine;
5. Muttere og/eller vekter;
6. To skruer;
7. Tråd (tykk kobber);
8. Poxypol (eller annet herdende lim);
9. Elektrisk tape;
10. Tråder (til start og noe annet);
11. Samt verktøy: sag, skrutrekker, kjerne, etc...

Den generelle ideen er tydelig illustrert i figuren:

La oss komme i gang:

1) Vi tar laminatet og kutter ut en 8-hjørnet ramme fra det (på bildet er det 6-hjørnet). Deretter borer vi 4 hull i den: 2 (i endene) langs fronten, 2 på tvers (det samme i endene), se bilde. La oss nå bøye ledningen til en ring (diameteren på ledningen er omtrent lik diameteren på rammen). La oss ta 2 skruer (bolter) og slå hull i dem i endene med en syl eller en kjerne (i verste fall kan du bore dem med en drill).

2) Du må montere hoveddelen - rotoren. For å gjøre dette, ta to bunner fra en blikkboks og lag et hull i dem i midten. Hullet i diameter skal tilsvare aksestangen (som vi setter inn der). For å lage en aksestang, ta en spiker eller en lang bolt og kutt den til lengden, må endene slipes. For å gjøre justeringen bedre, sett inn stangen i en bor og slip den, som på en maskin, med en fil eller et bryne på begge sider. Det ville vært fint å lage et spor på den for vikling med tråd. La oss spre plastelina på en av skivene, og stappe muttere og vekter i den (hvis du har stålringer, er dette enda bedre). Nå kobler vi begge diskene (som en sandwich) og stikker dem gjennom hullene med en aksestang. Vi smører det hele med Poxypol (eller annet lim), setter inn rotoren vår i boret og mens Poxypolen stivner vil vi sentrere skiven (dette er den viktigste delen av arbeidet). Balansen må være perfekt.

3) Vi monterer i henhold til bildet, rotorens frie bevegelse opp og ned skal være minimal (du kan føle det, men bare litt).

En dag så jeg en samtale mellom to venner, eller rettere sagt kjærester:

A: Å, du vet, jeg har en ny smarttelefon, den har til og med et innebygd gyroskop

B: Ah, ja, jeg lastet det ned for meg selv og installerte gyroskopet i en måned

A: Um, er du sikker på at det er et gyroskop?

B: Ja, et gyroskop for alle stjernetegn.

For å redusere antallet slike dialoger i verden, foreslår vi å finne ut hva et gyroskop er og hvordan det fungerer.

Gyroskop: historie, definisjon

Et gyroskop er en enhet som har en fri rotasjonsakse og er i stand til å reagere på endringer i orienteringsvinklene til kroppen den er installert på. Ved rotering beholder gyroskopet sin posisjon uendret.

Selve ordet kommer fra gresk gyreu®– roter og skopeo- se, observer. Begrepet gyroskop ble først introdusert Jean Foucault i 1852, men enheten ble oppfunnet tidligere. Dette ble gjort av en tysk astronom Johann Bonenberger i 1817.

De er solide legemer som roterer med høy frekvens. Gyroskopets rotasjonsakse kan endre retning i rommet. Roterende artillerigranater, flypropeller og turbinrotorer har gyroskopegenskaper.

Det enkleste eksemplet på et gyroskop er topp eller den velkjente leketøyssnurretoppen. Et legeme som roterer rundt en bestemt akse, som opprettholder sin posisjon i rommet hvis gyroskopet ikke påvirkes av noen ytre krefter og momenter av disse kreftene. Samtidig er gyroskopet stabilt og er i stand til å motstå påvirkning av ytre krefter, som i stor grad bestemmes av rotasjonshastigheten.

Hvis vi for eksempel raskt snurrer snurretoppen og deretter skyver den, vil den ikke falle, men fortsette å rotere. Og når hastigheten på toppen faller til en viss verdi, vil presesjon begynne - et fenomen når rotasjonsaksen beskriver en kjegle, og vinkelmomentet til toppen endrer retning i rommet.

Typer gyroskoper

Det finnes mange typer gyroskop: to Og tre grader(separasjon etter frihetsgrader eller mulige rotasjonsakser), mekanisk, laser Og optisk gyroskoper (separasjon basert på driftsprinsipp).

La oss se på det vanligste eksemplet - mekanisk roterende gyroskop. I hovedsak er dette en topp som roterer rundt en vertikal akse, som roterer rundt en horisontal akse og i sin tur er festet i en annen ramme, som roterer rundt en tredje akse. Uansett hvordan vi snur toppen, vil den alltid være i vertikal posisjon.

Anvendelser av gyroskoper

På grunn av deres egenskaper er gyroskop mye brukt. De brukes i romfartøystabiliseringssystemer, i navigasjonssystemer for skip og fly, i mobile enheter og spillkonsoller, og også som simulatorer.

Jeg lurer på hvordan en slik enhet kan passe inn i en moderne mobiltelefon og hvorfor trengs den der? Faktum er at et gyroskop hjelper med å bestemme posisjonen til enheten i rommet og finne ut avbøyningsvinkelen. Telefonen har selvfølgelig ikke en direkte roterende topp; gyroskopet er et mikroelektromekanisk system (MEMS) som inneholder mikroelektroniske og mikromekaniske komponenter.

Hvordan fungerer dette i praksis? La oss forestille oss at du spiller favorittspillet ditt. For eksempel racing. For å vri rattet til en virtuell bil, trenger du ikke trykke på noen knapper, du trenger bare å endre posisjonen til dingsen din i hendene.

Som du kan se, er gyroskoper fantastiske enheter med nyttige egenskaper. Hvis du trenger å løse problemet med å beregne bevegelsen til et gyroskop i et felt med eksterne krefter, kontakt studentservicespesialister som vil hjelpe deg med å takle det raskt og effektivt!

Dette hjemmelagde produktet vil først og fremst være interessant for små barn. Spesielt hvis du setter det sammen. Generelt sett er det å lage et roterende gyroskop fra improviserte materialer en fin måte å ha det gøy og bruke fritiden på nyttig. Til tross for den visuelle kompleksiteten til hele strukturen, er det veldig enkelt å lage, fordi et gyroskop faktisk er en vanlig topp, bare med en "hemmelighet".

Imidlertid er selve prinsippet for drift av gyroskopet også ganske enkelt: svinghjulet roterer med klokken rundt sin akse, som igjen er koblet til ringen og gjør rotasjonsbevegelser i horisontalplanet. Denne ringen er stivt festet i en annen ring som roterer rundt en tredje akse. Det er hele hemmeligheten.

Produksjonsprosess for roterende mekanisk gyroskop

Vi kutter to ringer med samme bredde fra plastrøret. Du trenger også et lager, som må belegges med superlim slik at det ikke roterer. Vi presser en tre "tablett" inn i den indre ringen, der du må bore et hull i midten for en metallstang med spisse ender.

Vi legger et stykke plastrør på den ene kanten av stangen (du kan låne det fra en kulepenn). Vi borer to hull i plastringen for stangen og kobler den til lagerets roterende akse ved å bruke metallrør med større diameter (du kan bruke deler av en teleskopantenne).

Blant mekaniske gyroskoper skiller den seg ut roterende gyroskop - raskt roterende stiv kropp hvis rotasjonsakse er i stand til å endre orientering i rommet. Samtidig hastigheten
rotasjonen av gyroskopet overstiger rotasjonshastigheten til aksen betydelig
rotasjon. Hovedegenskapen til et slikt gyroskop er evnen til å vedlikeholde
romkonstant retning av rotasjonsaksen i fravær
påvirkning av øyeblikk av ytre krefter på den.

Sørg for å se denne videoen.
Dette er et butikkkjøpt gyroskop:

Ja, fra søpla)) trenger vi - 1. stykke laminat (jeg fant et skrap fra min bestefar på
balkong), 2. Bunn og lokk på en blikkboks (spiste bønner og få
krukke) 3. Stålpinne (den vanskeligste delen - funnet på gaten)
4. Plasticine (stjålet fra søsteren min) 5. Nøtter og/eller vekter 6. to
skru, punch (skarp ting på slutten, en syl duger, bestefar har alt)
6. ledning (tykk kobber, min bestefar fant det)) 7. Poxypol (eller annen herding
lim, tok fra min bestefar)) 8. Elektrisk tape (ibid.)) 9. Tråder (til start og noen andre ting
også, hos bestemoren min)) samt en sag, en skrutrekker, etc...
den generelle ideen er klar her

så monterer vi hoveddelen - rotoren (eller noe annet)) tar bunnen og
hals (de er like) vi lager et hull i dem (i midten!!) hullet skal
være tykk som en jernpinne Vi kutter jernstangen til lengden, endene
skjerpe den For å gjøre justeringen bedre, sett inn stangen i boret og hvordan
maskin, vi skjerper den med en fil på begge sider vi må også lage et spor for;
fabrikktråd (du finner den på bildet)) vi vil spre plasticine på en av diskene, og
vi fyller den med muttere og søkke (endelig den som har en stålring
awesome) koble deretter til begge diskene (sandwich) og skyv dem gjennom hullene
akse Smør hele greia med Poxypol, legg den (greien)) i drillen og bye
Poxy-gulvet blir kaldt, vi vil sentrere disken (for ikke å treffe den) dette er det viktigste
en del av jobben må være perfekt.

Mekanisk gyroskoper er forskjellige. Det roterende gyroskopet er spesielt interessant. Dens essens ligger i det faktum at et legeme som roterer rundt sin akse er ganske stabilt i rommet, selv om det kan endre retningen på selve aksen. Rotasjonshastigheten til aksen er betydelig lavere enn rotasjonshastigheten til gyroskopkantene. Å rotere gyroskopet ligner på å flytte en snurrebrett på gulvet. Forskjellen på en snurretopp og et gyroskop er at snurretoppen står fritt i rommet, mens gyroskopet roterer på strengt faste punkter plassert i den ytre stangen og har beskyttelse slik at den kan fortsette å rotere om den faller.

Du trenger

• - to lokk fra bokser
• - et stykke laminat
• - elektrisk tape
• - nøtter 6 stk.
• - stålaksel eller spiker
• - plasticine
• - lim
• - 2 bolter
• - tykk ledning
• - bor, fil

Instruksjoner

1. Med disse delene i hånden kan vi begynne å montere rotoren. Vi slår hull nøyaktig i midten av bokslokkene, helst med samme spiker som den vi skal lage rotoraksen fra. Deretter, ved hjelp av plasticine, fester vi mutterne på lokket, du kan sette mer enn seks, vekten langs kanten av rotoren vil øke rotasjonstiden.
2. Deretter lager vi aksen. For å gjøre dette, fest den elektriske drillen i en skrustikke, stram spikeren uten hode i den og slip den med en fil. På denne måten vil akselslipingen plasseres så nært akselens sentrum som mulig. Det er nødvendig å skjerpe på begge sider.
3. Uten å fjerne den skjerpede aksen fra boret, vil vi lage et spor for gjengen som skal kjøre rotoren. Vi fester dekselet med muttere til akselen ved hjelp av lim, men bruker ikke en som stivner for raskt. Poxipol fungerer bra. Dekk nøttene med samme lim.
4. Nå er det viktigste å balansere. Mens limet tørker, må du plassere vektene perfekt rundt kanten av lokket. Vi slår på boret (vertikalt), hvis den roterende rotoren treffer i en retning, er noe last ikke plassert riktig. Vi fikser det og prøver igjen. Smør mutterne på toppen og dekk med det andre lokket. Vi limer elektrisk tape til kantene på rotoren. La oss tørke det. Selve rotoren er klar!
5. Vi tar to lengre bolter, fester dem i en skrustikke og slår hull i dem der rotoren skal festes. Nå må vi komme opp med en ytre ramme. Klipp ut en sirkel fra laminatet. Det er bedre å tegne det med et kompass på forhånd. Tegn umiddelbart vertikale og horisontale linjer i en vinkel på 90 grader. Innvendig kutter vi ut en mindre sirkel, men slik at rotoren passer der. Langs horisontale linjer lager vi hull for boltene overfor hverandre. Vi skru inn boltene. Mellom dem plasserer vi aksen til gyroskopet vårt. Samtidig kan du ikke stramme den for hardt, ellers vil friksjon dempe rotasjonshastigheten, og ingenting vil fungere. La det være ca 1 mm vandring, men slik at gyroskopet ikke faller ut av boltene. Vi limer boltene til stangen slik at vibrasjoner ikke skrur dem fra rammen.
6. Alt som gjenstår er å installere beskyttelse. Ta en tykk ledning og bøy den til en ring. På plasseringen av den markerte horisontale linjen fester vi den til produktet vårt. Gyroskopet er klart. Vi vikler tråden rundt akselen og drar den skarpt og kontrollerer funksjonaliteten.

Hjemmelaget gyroskop

Gyroskop(fra gammelgresk yupo "sirkulær rotasjon" og okopew "look") - et raskt roterende solid legeme, grunnlaget for en enhet med samme navn, i stand til å måle endringer i orienteringsvinklene til kroppen knyttet til den i forhold til tregheten koordinatsystem, vanligvis basert på loven om bevaring av dreiemoment (momentum).

Selve navnet "gyroskop" og den fungerende versjonen av denne enheten ble oppfunnet i 1852 av den franske forskeren Jean Foucault.

Blant mekaniske gyroskoper skiller den seg ut roterende gyroskop- et raskt roterende fast legeme, hvis rotasjonsakse er i stand til å endre orientering i rommet. I dette tilfellet overskrider gyroskopets rotasjonshastighet betydelig rotasjonshastigheten til rotasjonsaksen. Hovedegenskapen til et slikt gyroskop er evnen til å opprettholde en konstant retning av rotasjonsaksen i rommet i fravær av påvirkning av øyeblikk av ytre krefter på den.

For å lage et gyroskop trenger vi:

1. Et stykke laminat;
2. Bunn 2 stk. fra en blikkboks;
3. Stålpinne;
4. Plasticine;
5. Muttere og/eller vekter;
6. To skruer;
7. Tråd (tykk kobber);
8. Poxypol (eller annet herdende lim);
9. Elektrisk tape;
10. Tråder (til start og noe annet);
11. Samt verktøy: sag, skrutrekker, kjerne, etc...

Den generelle ideen er tydelig illustrert i figuren:

La oss komme i gang:

1) Vi tar laminatet og kutter ut en 8-hjørnet ramme fra det (på bildet er det 6-hjørnet). Deretter borer vi 4 hull i den: 2 (i endene) langs fronten, 2 på tvers (det samme i endene), se bilde. La oss nå bøye ledningen til en ring (diameteren på ledningen er omtrent lik diameteren på rammen). La oss ta 2 skruer (bolter) og slå hull i dem i endene med en syl eller en kjerne (i verste fall kan du bore dem med en drill).

2) Du må montere hoveddelen - rotoren. For å gjøre dette, ta to bunner fra en blikkboks og lag et hull i dem i midten. Hullet i diameter skal tilsvare aksestangen (som vi setter inn der). For å lage en aksestang, ta en spiker eller en lang bolt og kutt den til lengden, må endene slipes. For å gjøre justeringen bedre, sett inn stangen i en bor og slip den, som på en maskin, med en fil eller et bryne på begge sider. Det ville vært fint å lage et spor på den for vikling med tråd. La oss spre plastelina på en av skivene, og stappe muttere og vekter i den (hvis du har stålringer, er dette enda bedre). Nå kobler vi begge diskene (som en sandwich) og stikker dem gjennom hullene med en aksestang. Vi smører det hele med Poxypol (eller annet lim), setter inn rotoren vår i boret og mens Poxypolen stivner vil vi sentrere skiven (dette er den viktigste delen av arbeidet). Balansen må være perfekt.

3) Vi monterer i henhold til bildet, rotorens frie bevegelse opp og ned skal være minimal (du kan føle det, men bare litt).

4) Vi installerer en ledningsbeskyttelse, fester den med tråd eller lim, og gyroskopet vårt er klart.

Gyroskoper er designet for å dempe vinkelbevegelsene til modellene rundt en av aksene, eller for å stabilisere vinkelbevegelsene deres. De brukes hovedsakelig på flygende modeller i tilfeller der det er nødvendig å øke stabiliteten til enhetens oppførsel eller å lage den kunstig. Den største anvendelsen (omtrent 90%) av gyroskoper finnes i konvensjonelle helikoptre for stabilisering i forhold til den vertikale aksen ved å kontrollere stigningen til halerotoren. Dette skyldes det faktum at helikopteret har null iboende stabilitet langs den vertikale aksen. I fly kan et gyroskop stabilisere rulling, kurs og stigning. Banen er stabilisert hovedsakelig på turbojet-modeller for å sikre sikker start og landing – det er høye hastigheter og startdistanser, og rullebanen er vanligvis smal. Pitch er stabilisert på modeller med lav, null eller negativ langsgående stabilitet (med sentrering bak), noe som øker deres manøvrerbarhet. Det er nyttig å stabilisere rullen selv på treningsmodeller.

På sportsklassefly og seilfly er gyroskop forbudt i henhold til FAI-kravene.

Gyroskopet består av en vinkelhastighetssensor og en kontroller. Som regel er de strukturelt kombinert, selv om de på utdaterte og "kule" moderne gyroskoper er plassert i forskjellige hus.

Basert på utformingen av rotasjonssensorer, kan gyroskoper deles inn i to hovedklasser: mekanisk og piezo. Mer presist, nå er det ikke noe spesielt å dele opp i, for mekaniske gyroskoper er helt ute av produksjon som utdaterte. Likevel vil vi også beskrive deres virkeprinsipp, om ikke annet for historisk rettferdighets skyld.

Grunnlaget for et mekanisk gyroskop består av tunge skiver montert på akselen til en elektrisk motor. Motoren har på sin side én frihetsgrad, dvs. kan rotere fritt rundt en akse vinkelrett på motorakselen.

Tunge skiver spunnet av motoren har en gyroskopisk effekt. Når hele systemet begynner å rotere rundt en akse vinkelrett på de to andre, avviker motoren med skivene i en viss vinkel. Størrelsen på denne vinkelen er proporsjonal med rotasjonshastigheten (de som er interessert i kreftene som oppstår i gyroskoper kan lese mer om Coriolis-akselerasjon i den spesialiserte litteraturen). Motoravviket oppdages av en sensor, hvis signal sendes til den elektroniske databehandlingsenheten.

Utviklingen av moderne teknologier har gjort det mulig å utvikle mer avanserte vinkelhastighetssensorer. Som et resultat dukket det opp piezogyroskoper, som nå fullstendig har erstattet mekaniske. Selvfølgelig bruker de fortsatt Coriolis-akselerasjonseffekten, men sensorene er solid state, noe som betyr at det ikke er noen roterende deler. De vanligste sensorene bruker vibrasjonsplater. Roterende rundt en akse, begynner en slik plate å avvike i et plan på tvers av vibrasjonsplanet. Dette avviket måles og sendes til utgangen til sensoren, hvorfra det fjernes av en ekstern krets for påfølgende behandling. De mest kjente produsentene av slike sensorer er Murata og Tokin.

Et eksempel på en typisk utforming av en piezoelektrisk vinkelhastighetssensor er gitt i følgende figur.

Sensorer av denne utformingen har ulempen med en stor temperaturdrift av signalet (dvs. når temperaturen endres, kan et signal vises ved utgangen til en piezoelektrisk sensor som er i stasjonær tilstand). Men fordelene mottatt i retur oppveier langt disse ulempene. Piezogyros bruker mye mindre strøm sammenlignet med mekaniske, tåler store overbelastninger (mindre følsomme for ulykker), og lar dem reagere mer nøyaktig på modellsvinger. Når det gjelder å bekjempe drift, har billige modeller av piezogyroskop ganske enkelt "null"-justering, mens dyrere har automatisk "null"-innstilling av en mikroprosessor når strøm tilføres og driftkompensasjon med temperatursensorer.

Livet står imidlertid ikke stille, og nå inkluderer den nye serien med gyroskoper fra Futaba (Gyxxx Family med "AVCS"-systemet) allerede sensorer fra Silicon Sensing Systems, som skiller seg svært gunstig i egenskaper fra Murata og Tokin-produkter. De nye sensorene har lavere temperaturdrift, lavere støynivå, svært høy vibrasjonsimmunitet og et utvidet driftstemperaturområde. Dette oppnås ved å endre utformingen av følerelementet. Den er laget i form av en ring som opererer i bøyningsvibrasjonsmodus. Ringen er laget ved hjelp av fotolitografi, som en mikrokrets, og det er derfor sensoren kalles SMM (Silicon Micro Machine). Vi vil ikke gå inn på tekniske detaljer; de nysgjerrige kan finne alt her: http://www.spp.co.jp/sssj/comp-e.html. Her er bare noen få bilder av selve sensoren, sensoren uten toppdekselet og et fragment av det piezoelektriske ringelementet.

Typiske gyroskoper og algoritmer for deres drift

De mest kjente produsentene av gyroskop i dag er Futaba, JR-Graupner, Ikarus, CSM, Robbe, Hobbico, etc.

La oss nå se på driftsmodusene som brukes i de fleste produserte gyroskoper (vi skal se på eventuelle uvanlige tilfeller separat senere).

Gyroskop med standard driftsmodus

I denne modusen demper gyroskopet vinkelbevegelsene til modellen. Vi har arvet denne modusen fra mekaniske gyroskoper. De første piezogyroskopene skilte seg fra mekaniske hovedsakelig i sensoren. Arbeidsalgoritmen forble uendret. Dens essens koker ned til følgende: Gyroskopet måler rotasjonshastigheten og gir en korreksjon til signalet fra senderen for å bremse rotasjonen så mye som mulig. Et forklarende blokkdiagram er gitt nedenfor.

Som det fremgår av figuren, prøver gyroskopet å undertrykke enhver rotasjon, inkludert den som forårsakes av signalet fra senderen. For å unngå en slik bivirkning er det tilrådelig å bruke ekstra miksere på senderen slik at når kontrollknappen avvikes fra midten, reduseres følsomheten til gyroskopet gradvis. Slik blanding kan allerede være implementert inne i kontrollerene til moderne gyroskoper (for å avklare om den eksisterer eller ikke, se på enhetens egenskaper og bruksanvisningen).

Følsomhetsjustering implementeres på flere måter:

1. Det er ingen fjernjustering. Følsomheten settes på bakken (av en regulator på gyroskopkroppen) og endres ikke under flyging.
2. Diskret justering (gyro med dobbel hastighet). På bakken settes to gyroskopfølsomhetsverdier (av to regulatorer). I luften kan du velge ønsket følsomhetsverdi ved hjelp av kontrollkanalen.
3. Glatt justering. Gyroskopet setter følsomheten i forhold til signalet i kontrollkanalen.

For øyeblikket har nesten alle moderne piezogyroskop jevn følsomhetsjustering (og du kan trygt glemme mekaniske gyroskoper). De eneste unntakene er grunnmodellene til noen produsenter, der følsomheten er satt av en regulator på gyroskopkroppen. Diskret justering er kun nødvendig med primitive sendere (hvor det ikke er noen ekstra proporsjonal kanal eller hvor det er umulig å stille inn pulsvarigheten i en diskret kanal). I dette tilfellet kan en liten tilleggsmodul inkluderes i gyroskopkontrollkanalen, som vil produsere spesifiserte følsomhetsverdier avhengig av posisjonen til vippebryteren til den diskrete senderkanalen.

Hvis vi snakker om fordelene med gyroskoper som bare implementerer "standard" driftsmodus, kan vi merke oss at:

• Slike gyroskoper har en ganske lav pris (på grunn av enkel implementering)
• Når den er installert på halebommen til et helikopter, er det lettere for nybegynnere å fly i en sirkel, siden bommen ikke trenger mye oppmerksomhet (bommen selv roterer når helikopteret beveger seg).

Feil:

• I rimelige gyroskoper gjøres ikke termisk kompensasjon godt nok. Det er nødvendig å manuelt stille inn "null", som kan skifte når lufttemperaturen endres.
• Det er nødvendig å ta i bruk ytterligere tiltak for å eliminere effekten av undertrykkelse av styresignalet av gyroskopet (ytterligere blanding i følsomhetskontrollkanalen eller økning av strømningshastigheten på styreutstyret).

Her er ganske kjente eksempler på den beskrevne typen gyroskop:

Når du velger en styremaskin som skal kobles til et gyroskop, bør fortrinn gis til raskere alternativer. Dette vil tillate deg å oppnå større følsomhet, uten risiko for at mekaniske selvsvingninger vil oppstå i systemet (når, på grunn av overjustering, selve rattene begynner å bevege seg fra side til side).

Gyroskop med retningsbestemt hold-modus

I denne modusen er vinkelposisjonen til modellen stabilisert. Først litt historisk bakgrunn. Det første selskapet som laget gyroskoper med denne modusen var CSM. Hun kalte modusen Heading Hold. Siden navnet ble patentert, begynte andre firmaer å komme opp med (og patentere) sine egne navn. Slik oppsto merkene "3D", "AVSC" (Angular Vector Control System) og andre. Et slikt mangfold kan sette en nybegynner i en liten forvirring, men faktisk er det ingen grunnleggende forskjeller i driften av slike gyroskoper.

Og en merknad til. Alle gyroskoper som har Heading Hold-modus støtter også den vanlige operasjonsalgoritmen. Avhengig av manøveren som utføres, kan du velge den gyroskopmodusen som er best egnet.

Så om det nye regimet. I den undertrykker ikke gyroskopet rotasjon, men gjør det proporsjonalt med signalet fra senderhåndtaket. Forskjellen er åpenbar. Modellen begynner å rotere nøyaktig med den hastigheten som kreves, uavhengig av vind og andre faktorer.

Sjekk ut blokkskjemaet. Den viser at fra kontrollkanalen og signalet fra sensoren oppnås et differansefeilsignal (etter addereren), som mates til integratoren. Integratoren endrer utgangssignalet til feilsignalet er lik null. Gjennom følsomhetskanalen reguleres integrasjonskonstanten, det vil si hastigheten til styremaskinen. Selvfølgelig er forklaringene ovenfor veldig omtrentlige og har en rekke unøyaktigheter, men vi skal ikke lage gyroskoper, men bruke dem. Derfor bør vi være mye mer interessert i de praktiske funksjonene ved bruk av slike enheter.

Fordelene med Heading Hold-modus er åpenbare, men jeg vil spesielt understreke fordelene som vises når du installerer et slikt gyroskop på et helikopter (for å stabilisere halebommen):

• på et helikopter kan en nybegynnerpilot i svevemodus praktisk talt ikke kontrollere halerotoren
• det er ikke nødvendig å blande stigningen til halerotoren med gass, noe som forenkler forberedelsene før flygning
• halerotortrimming kan gjøres uten å løfte modellen opp fra bakken
• Det blir mulig å utføre manøvrer som tidligere var vanskelige (for eksempel flyvende hale først).

For fly kan bruken av denne modusen også rettferdiggjøres, spesielt på noen komplekse 3D-former som "Torque Roll".

Det skal imidlertid bemerkes at hver driftsmodus har sine egne egenskaper, så å bruke Heading Hold overalt er ikke et universalmiddel. Under normal helikopterflyging, spesielt for nybegynnere, kan bruk av Heading Hold-funksjonen føre til tap av kontroll. Hvis du for eksempel ikke kontrollerer halebommen når du svinger, vil helikopteret kantre.

Eksempler på gyroskoper som støtter Heading Hold-modus inkluderer følgende modeller:

Bytte mellom standardmodus og Heading Hold gjøres gjennom følsomhetsjusteringskanalen. Hvis du endrer varigheten av kontrollpulsen i én retning (fra midtpunktet), vil gyroskopet fungere i Heading Hold-modus, og hvis det er i den andre retningen, vil gyroskopet bytte til standardmodus. Midtpunktet er når kanalpulsvarigheten er omtrent 1500 µs; det vil si at hvis vi koblet styremaskinen til denne kanalen, ville den blitt satt til midtstilling.

Separat er det verdt å berøre emnet for styregirene som brukes. For å oppnå maksimal effekt fra Heading Hold, må du installere styregir med økt driftshastighet og svært høy pålitelighet. Når følsomheten øker (hvis maskinens driftshastighet tillater det), begynner gyroskopet å forskyve servomekanismen veldig kraftig, selv med en bank. Derfor må maskinen ha en seriøs sikkerhetsmargin for å vare lenge og ikke svikte. Preferanse bør gis til såkalte "digitale" maskiner. Selv spesialiserte digitale servoer utvikles for de mest moderne gyroskopene (for eksempel Futaba S9251 for GY601-gyroskopet). Husk at på bakken, på grunn av mangelen på tilbakemelding fra kollisjonssensoren, hvis ytterligere tiltak ikke tas, vil gyroskopet definitivt bringe styremaskinen til sin ekstreme posisjon, hvor den vil oppleve maksimal belastning. Derfor, hvis gyroskopet og styremotoren ikke har bevegelsesbegrensende funksjoner innebygd, må styremotoren tåle store belastninger for ikke å svikte mens den fortsatt er på bakken.

Spesialiserte flygyroer

For bruk i fly for å stabilisere rulle, begynte spesialiserte gyroskoper å bli produsert. De skiller seg fra vanlige ved at de har en ekstern kommandokanal til.

Når hvert aileron styres av en separat servo, bruker fly med datautstyr flaperon-funksjonen. Blanding skjer ved senderen. Imidlertid oppdager flyets gyrokontroller på modellen automatisk faseavviket til begge krokodillekanalene og forstyrrer den ikke. Og antifaseavviket brukes i rullestabiliseringssløyfen - den inneholder to addere og en vinkelhastighetssensor. Det er ingen andre forskjeller. Hvis ailerons styres av en enkelt servo, er det ikke nødvendig med et spesialisert flygyroskop. Flygyroskoper er laget av Hobbico, Futaba og andre.

Når det gjelder bruk av gyroskop på et fly, bør det bemerkes at Heading Hold-modus ikke kan brukes under start og landing. Mer presist, i øyeblikket når flyet berører bakken. Dette er fordi når flyet er på bakken, kan det ikke krenge eller snu, så gyroskopet vil skyve rorene til en eller annen ekstrem posisjon. Og når flyet tar av fra bakken (eller umiddelbart etter landing), når modellen har høy hastighet, kan en sterk avbøyning av rorene spille en grusom spøk. Derfor anbefales det sterkt å bruke gyroen på fly i standardmodus.

I fly er effektiviteten til ror og kroker proporsjonal med kvadratet av flyets flyhastighet. Med et bredt spekter av hastigheter, som er typisk for kompleks kunstflyging, er det nødvendig å kompensere for denne endringen ved å justere følsomheten til gyroskopet. Ellers, når flyet akselererer, vil systemet gå i selvoscillerende modus. Hvis du umiddelbart setter effektivitetsnivået til gyroskopet til et lavt nivå, vil det ved lave hastigheter, når det er spesielt nødvendig, ikke ha ønsket effekt. På ekte fly gjøres denne reguleringen automatisk. Kanskje vil dette snart være tilfelle på modeller også. I noen tilfeller er det nyttig å bytte til en selvoscillerende kontrollmodus - ved svært lave flyhastigheter. Mange så nok hvordan Berkut S-37 viste en "Harrier"-figur på MAKS-2001. Den fremre horisontale haleflaten opererte i selvsvingende modus. Gyroskopet i rullekanalen gjør det mulig å få flyet til å «ikke stanse på vingen». Flere detaljer om driften av gyroskopet i tonehøydestabiliseringsmodusen til fly kan leses i den berømte monografien av I.V Ostoslavsky "Airplane Aerodynamics".

Konklusjon

De siste årene har det dukket opp mange billige modeller av miniatyrgyroskoper, som lar dem utvide bruksområdet. Enkel installasjon og lave priser rettferdiggjør bruken av gyroskoper selv på trenings- og radiokampmodeller. Holdbarheten til piezoelektriske gyroskoper er slik at i tilfelle en ulykke er det mer sannsynlig at mottakeren eller servoen blir skadet enn gyroskopet.

Alle bestemmer selv om det er tilrådelig å mette flygende modeller med moderne avionikk. Etter vår mening, i sportsklasser av fly, i det minste på kopier, vil gyroskop etter hvert være tillatt. Ellers er det umulig å sikre en realistisk flytur av en mindre kopi som ligner originalen på grunn av forskjellige Reynolds-tall. På hobbyfartøy lar bruken av kunstig stabilisering deg utvide spekteret av flyværforhold, og fly i slike vinder når manuell kontroll alene ikke er i stand til å holde modellen.

Et mekanisk gyroskop er ikke en så komplisert enhet, men operasjonen er ganske vakkert. Forskere har studert egenskapene i mer enn to hundre år. Man skulle tro at alt er studert, for praktisk anvendelse er for lengst funnet og emnet bør lukkes.

Men det er entusiastiske mennesker som aldri blir lei av å påstå at når et gyroskop fungerer, endres vekten når det roterer i en eller annen retning eller i et bestemt plan. Dessuten høres konklusjoner ut som om gyroskopet overvinner tyngdekraften. Eller den danner den såkalte gravitasjonsskyggesonen. Og til slutt er det folk som sier at hvis rotasjonshastigheten til gyroskopet overskrides til en viss kritisk verdi, får denne enheten negativ vekt og begynner å fly bort fra jorden.

Hva har vi med å gjøre? Mulighet for et gjennombrudd i sivilisasjonen eller pseudovitenskapelig vrangforestilling?

Teoretisk sett er en endring i vekt mulig, men ved så høye hastigheter at det er umulig å teste dette eksperimentelt under normale forhold. Men det er mennesker som hevder at de har sett jordens tyngdekraft overvinne med en rotasjonshastighet på bare noen få tusen minutter. Dette eksperimentet er viet til å teste denne hypotesen.

Kjennetegn på det enkleste hjemmelagde gyroskopet.

Ikke alle er i stand til å sette sammen et gyroskop. Autovalsen satte sammen et gyroskop som veide mer enn 1 kg. Maksimal rotasjonshastighet 5000 rpm. Hvis effekten av vektendring faktisk er tilstede, vil det være merkbart på en vektvekt. Deres nøyaktighet, tatt i betraktning friksjon i hengslene, ligger innenfor 1 g.

La oss starte eksperimentet.

La oss først snurre det balanserte gyroskopet i et horisontalt plan med klokken. Et roterende svinghjul vil aldri bli fullstendig balansert fordi det ikke kan balanseres perfekt. Ja, og det er ingen ideelle lagre.

Hvor kommer den aksiale og radielle vibrasjonen fra, som overføres til balansebjelken? Hva kan resultere i tenkt vektøkning eller -tap? La oss prøve å snurre svinghjulet i den andre retningen for å teste teorien om at det er rotasjonsretningen som spiller hovedrollen i en gravitasjonsformørkelse. Men det ser ut til at et mirakel aldri vil skje.

Hva skjer hvis du henger og snurrer et gyroskop i et vertikalt plan? Men selv i dette tilfellet skjer det ingen endringer på vekten.

Tvunget presesjon.

Kanskje på skolen eller ved instituttet ble du vist et slikt oppsett for å demonstrere tvungen presesjon. Hvis du snurrer gyroskopet, for eksempel med klokken i et vertikalt plan, og deretter dreier det igjen med klokken, hvis du ser ovenfra, men i et horisontalt plan, så ser det ut til at det tar av. På denne måten reagerer den på ytre påvirkninger og streber etter å kombinere rotasjonsaksen og rotasjonsretningen med rotasjonsaksen og rotasjonsretningen i det nye planet.

Noen mennesker som plutselig kommer over dette emnet utvikler en feilaktig forståelse av denne prosessen. Det ser ut til at et mekanisk gyroskop er i stand til å ta av hvis det tvangssnurres i et andre plan, og dermed kan det visstnok skapes en innovativ motor. Samtidig stiger gyroskopet her bare fordi det blir frastøtt fra det roterende stativet, og det på sin side blir frastøtt fra bordet. Ved null tyngdekraft vil den totale bevegelsen til en slik struktur være null.