Гироскоп: понятие, принципы работы

Гироскоп: понятие, принципы работы

Работы любой сложности

Квалифицированная помощь от опытных авторов

  • Гироскоп: история, определение
  • Виды гироскопов
  • Практическое применение прибора
  • Гироскоп: история, определение
  • Виды гироскопов
  • Практическое применение прибора

Термин «гироскоп» и однокоренные ему слова звучат сейчас все чаще. Например, этот прибор есть в квадрокоптере и смартфоне.

Сегодня предлагаем разобраться, что такое гироскоп, каково его устройство и принципы работы.

В смартфоне гироскоп – это датчик, предназначенный для измерения положения устройства в пространстве. Это приспособление поможет человеку измерить угол наклона и скорость перемещения гаджета, то есть его положение. Благодаря гироскопу можно определить, как движется смартфон относительно земной поверхности, и применить эти данные в своих целях.

Это может быть использовано, например, для:

  • измерения скорости движения устройства;
  • измерения наклона смартфона по любой плоскости;
  • определение движения смартфона с одного места в другое (не путать с GPS);
  • определение состояния покоя гаджета;
  • функции компаса для определения сторон света.

Выглядит эту устройство как небольшой чип внутри смартфона. Чтобы его «пощупать» придется полностью разобрать смартфон. Его располагают примерно в центре смартфона, чтобы корректно вычислять положение. Но этот чип можно встреть не только в телефонах, он ещё есть в других бытовых приборах, кораблях и игровых приставках.

Как применяется gyro sensor?

Этот прибор, по сути, усовершенствованная версия акселерометра. Благодаря ему ОС Андроид очень точно отслеживает передвижение и вращение телефона. Акселерометр можно назвать строительным уровнем. По поводу гироскопа можно сказать, что он даёт более точными данные показания в несколько раз.

Многие пользователи хотят в будущем купить VR-шлем под Андроид. В этом случае в телефоне gyro sensor должен быть обязательно. Этот прибор может следить за всеми поворотами головы человека, производя направление виртуального взгляда как раз туда, куда направлен взгляд человека.

Применять gyro sensor можно во время просмотра звёзд на небе. Можно скачать нужную программу, которая будет воспринимать, куда именно человек направил камеру, и показывать, как называются созвездия, которые пользователь на данный момент рассматривает.

Разумеется, данный прибор можно использовать в играх, в которых присутствует функция дополнительной реальности. К примеру, в таких играх, вреде Pokemon Go. Когда данный прибор в телефоне отсутствует, то покемоны начнут скакать по виртуальной травке. Но, когда такой прибор в телефоне присутствует, то данные существа будут скакать в настоящей реальности. В той области пространства, куда направлена вмонтированная камера.

Гироскоп, что это в телефоне и как он используется

Современные смартфоны оснащены множеством датчиков, которые не только садят аккумулятор, но и постоянно отслеживают состояние телефона и делают пользование им значительно удобнее. Сегодня мы разберёмся с таким датчиком, как гироскоп в телефоне, что это , зачем он нужен и где пригождается.

  1. Немного истории
  2. Гироскоп в телефоне, что это?
  3. Функции гироскопа в смартфоне
  4. Отличие от акселерометра
  5. Где чаще используется

Немного истории

Самым примитивным примером гироскопа может стать детский волчок или юла. Именно они наглядно визуализируют принцип действия датчика.

Общественности прибор был впервые представлен немецким учёным в области математики и астрономии И. Боненбергером. Хотя в некоторых научных документах указано, что на самом деле изобретение было сделано тремя годами раньше.

Первая компания, которая применила датчик в своём устройстве, Apple. Именно iPhone первыми смогли похвастаться подобным оснащением. Сегодня почти каждый современный смартфон имеет гироскоп. Уточнить его наличие можно в технической документации к устройству. Как правило, в характеристиках устройства в разделе датчиков находится полная информация о наличии приборов. Если по каким-то причинам кажется, что информация недостоверная можно установить дополнительный софт, например, Sensor Box for Android. Программа показывает данные обо всех обнаруженных датчиках.

Гироскоп в телефоне, что это?

Фактически это специальный чип, расположенный внутри устройства. Чтобы его увидеть придётся разобрать смартфон, так как он скрыт от глаз пользователей. Он распознает и анализирует положение гаджета в окружающем пространстве и вычисляет углы его размещения.

Помимо смартфонов, подобные датчики успешно зарекомендовали себя и в других сферах деятельности человека: авиация, судоходство, космонавтика. Также можно встретить подобные датчики в некоторых приборах и бытовой технике.

Функции гироскопа в смартфоне

Внедрение технологии позволило реализовать новые возможности для мобильных устройств. Разберёмся что именно берёт на себя гироскоп и какие функции выполняет в современных гаджетах.

  • Встряхивание телефона. Это тот момент работы гироскопа, который трудно пропустить. Если раньше пользователю приходилось нажимать на кнопку или выполнять свайп по экрану, чтобы принять звонок, то сейчас сделать это можно, встряхнув телефон. Аналогичный принцип распространяется на пролистывание фотографий, смену текущей мелодии в проигрывателе или переход к следующей странице электронной книги.
  • Также удобным становится технология при использовании калькулятора. Появляется возможность выполнить вычисления с минимальным количеством функций без использования рук. А поворот экрана на 90 градусов в горизонтальное расположение раскрывает панель дополнительных возможностей.
  • Возможность повторного поиска смартфонов с активной функцией Bluetooth.
  • Возможность пользоваться специфическими программами, позволяющими вычислить угол наклона и определить его уровень, например, в строительстве.
  • Также технология удобна в процессе определения местности, на которой находится владелец смартфона. То есть GPS находит координаты нахождения, а гироскоп отвечает за направление, что не менее важно в работе навигатора.

Технология помогает ориентироваться на местности с большей точностью. Исходя из описанных функций, гироскоп удобная и нужная в смартфоне вещь.

Есть, конечно, и некоторые нюансы, портящие впечатление от пользования датчиком. Ряд приложений могут потерять часть быстродействия и медленнее реагировать на команды пользователя при включённом гироскопе. Также может наблюдаться ненужный отклик датчика, например, когда владелец смартфона лёжа читает книгу и переворачивается на другой бок. Но это погрешности незначительны и устраняются путём временного отключения датчика.

Отличие от акселерометра

Многие, отвечая на вопрос, гироскоп в телефоне, что это , искренне полагают, будто он и акселерометр — это либо идентичные устройства, либо вовсе разные названия одной технологии. На самом деле оба этих суждения ложны. Эти датчики фиксируют положение смартфона в пространстве, но в разных плоскостях. Акселерометр призван отследить повороты, гироскоп же имеет значительно больше возможностей:

  • не только повороты, но и перемещение устройства в пространстве;
  • определение сторон света, то есть функции компаса;
  • скорость перемещения в пространстве.

То есть гироскоп фиксирует перемещения прибора сразу в трёх плоскостях. Отсюда и большие возможности смартфонов, оснащённых датчиком. А если устройство совмещает оба прибора, то это делает его ещё более функциональным.

Где чаще используется

Итак, мы немного разобрались с вопросом, что такое гироскоп в телефоне . Теперь постараемся наглядно привести примеры его наиболее частого использования.

По статистике, на практике устройство, оснащённое гироскопом, приходится по душе любителям поиграть в мобильные игры. Гироскоп меняет принцип игры в лучшую сторону. Помимо того, что картинка получается более качественной, а сам процесс игры интерактивным и захватывающим. Если раньше для смены положения персонажа приходилось водить пальцами по экрану и нажимать на определённые зоны, то сейчас достаточно повернуть в пространстве сам гаджет, датчик захватит положение и интерпретирует его в игре. В зависимости от угла поворота смартфона сменяется и угол поворота персонажа. В итоге получается почти виртуальная реальность. В шутерах гироскоп очень удобен для прицела. Также датчик активно используется в различных симуляторах.

Читайте также  Эллиптический тренажер для дома рейтинг

Ещё одна категория пользователей, которая не обошла датчик стороной – представители усложнённых профессий, в которых требуется точный расчёт и измерения. Например, автослесарь может определить расположение детали, просто приложив к ней телефон. В строительной отрасли таким же образом отслеживаются несущие конструкции на предмет ровного расположения. При этом информация о градусе наклона выводится прямо на экран смартфона и отличается удивительной точностью.

В качестве вывода, хочется отметить, что гироскоп – очень удобное и практичное изобретение. Благодаря ему мобильные устройства имеют значительно больше доступных возможностей, которые облегчают и упрощают их использование. Телефон, оснащённый датчиком способен выступать в качестве измерительного прибора, навигатора, компаса и т. д. Также позволяет выполнять частичное управление системой, не касаясь экрана, особенно удобно последнее в период зимы, когда не очень хочется снимать варежки, чтобы ответить на звонок или сменить текущую мелодию. Кроме того, производители постоянно сокращают энергозатратность датчика, что позволяет использовать его без заметного расхода заряда аккумулятора.

Вот мы и ответили на вопрос: гироскоп в телефоне, что это и как используется. А ваш смартфон оснащён таким датчиком? Насколько он оказался полезным в жизни? Используете или отключаете.

Для чего нужен гироскоп в телефоне?

Как я уже сказал ранее, в настоящее время гироскоп применяется достаточно широко. В том числе и в мобильных гаджетах — телефонах и планшетах.

Началось всё с мобильных игр, которые благодаря использованию гироскопа становятся значительно интересней и увлекательнее. Затем производители стали добавляться разные функции, которые активировались с помощью поворота или встряхивания. Например, подняв телефон, можно вывести его из ждущего режима, а встряхиванием — ответить на звонок.

Сейчас практически невозможно найти современный смартфон или планшет на ОС Android или iOS, который не имеет встроенного гироскопа. Благодаря ему работает автоматический поворот изображения на экране.

Как узнать, имеется ли гироскоп в смартфоне или планшете

Существуют несколько способов узнать о том, присутствует ли в вашем устройстве гироскоп. Самый банальный — это пойти на официальный сайт производителя, чтобы ознакомиться с техническими характеристиками гаджета. Конкретно гироскоп нужно искать в перечне датчиков. Но мы ведь не ищем легких путей? Поэтому перейдет к другим способам.

Если на ваш смартфон или планшет установлен клиент YouTube, то откройте его и введите в поисковую строку запрос «360 видео». Запустите показ любого из выданных результатов. Если вы можете вертеть взглядом виртуальной камеры при помощи поворотов смартфона, то гироскоп присутствует и успешно функционирует. Если поворачивать взгляд можно только пальцем, то датчика в составе аппарата нет.

Другой способ заключается в использовании приложения AnTuTu Benchmark. Вам нужно его скачать, установить и запустить. Во вкладке «Инфа» вы обнаружите все технические спецификации своего устройства. В том числе вы увидите наименование встроенного гироскопа. Либо обнаружите, что он «Не поддерживается» (то есть, его попросту нет).

Вместо AnTuTu можно установить и более специализированную утилиту. Речь идет о Sensor Sense. Он отображает показания со всех встроенных в смартфон датчиков. Если гироскопа в списке нет, то он в гаджет не встроен. Это можно сказать и в том случае, если данные у этого датчика не изменяются при вращении аппарата в руках.

Как устроен гироскоп в смартфоне, отличие гироскопа от акселерометра

Естественно, гироскоп в смартфоне существенно отличается в плане конструкции от классических гироскопов, хотя и служит той же цели. Механическая энергия в нём преобразуется в электрическую, формирующую последовательность битов – бинарный код, лежащий в основе всех компьютерных программных систем. Никаких вращающихся волчков в гироскопах электронных устройств, разумеется, нет, они слишком малы для этого. Вместо них используется подвижные массы вещества, смещение которых вызывает изменение электрической емкости конденсаторов, регистрируемое микропроцессором.

Вместо конденсаторов могут использоваться вырабатывающие ток пьезокристаллы, особенно часто встречающиеся в определяющих положение в пространстве датчиках другого типа – акселерометрах. Конструктивно акселерометры очень похожи на гироскопы, в них также имеется подвижный элемент – специальный грузик, смещение которого при наклоне устройства оказывает воздействие на пьезокристалл. Таким образом, скорость и давление преобразуются в электрический сигнал, обрабатываемый соответствующим образом микропроцессором. Итак, некоторое представление о том, что это такое гироскоп в смартфоне вы, надеемся, получили.

И вот еще пару моментов. И гироскопы, и акселерометры являются инерционными МЭМС-датчиками, отличаясь, однако, принципом получения данных. Если гироскоп определяет только угол наклона по отношению к земной поверхности, то акселерометр может измерять линейное ускорение, то есть перемещение по горизонтали относительно земли. На практике в смартфонах и прочих устройствах нередко устанавливаются оба датчика, которые прекрасно дополняют друг друга. Теперь давайте посмотрим, как узнать есть ли гироскоп в телефоне.

Принцип работы

Принцип работы гироскопа заключается в грузиках, которые вибрируют на плоскости с частотой скорости умноженной на перемещение. При повороте гироскопа возникает так называемое Кориолисово ускорение. Если вы пропускали физику в школе или не знаете, то у всех тел есть единое свойство — при вращении они сохраняют свою ориентацию относительно направления силы тяжести. По сути, гироскоп — это волчок, который вращается вокруг вертикальной оси, закреплённый в раме, которая способна поворачиваться вокруг горизонтальной оси, и в свою очередь закреплена в другой раме, которая может поворачиваться вокруг третьей оси. Таким образом, можно придти к выводу: как бы мы не поворачивали волчок, он всегда имеет возможность всё равно находиться в вертикальном положении. Датчики снимают сигнал, как волчок ориентирован относительно рам, а процессор считывает, как рамы в этом случае должны быть расположены относительно силы тяжести.

Гироскопы применяются в технике. Они используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас и т. п.), так и в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов. Что касается той самой системы стабилизации, то она бывает трёх типов: система силовой стабилизации (используется на двухстепенных гироскопах), система индикаторно-силовой стабилизации (также на двухстепенных гироскопах) и система индикаторной стабилизации (на трёхстепенных гироскопах).

А теперь поподробнее об этих трёх основных типах. Система силовой стабилизации: для стабилизации вокруг каждой оси требуется один гироскоп. Сама стабилизация осуществляется непосредственно гироскопом, а также двигателем разгрузки. В начале действует гироскопический момент, а потом уже подключается двигатель разгрузки. Система индикаторно-силовой стабилизации: для стабилизации также требуется один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки, но в начале появляется небольшой гироскопический момент. И последняя — система индикаторной стабилизации: для стабилизации вокруг двух осей нужен один гироскоп. Стабилизация осуществляется только двигателями разгрузки.

Развлечения

Разработчики не могли пройти мимо такой «фишки», как гироскоп и не написать приложения специально «под него»:

  • iBeer — совершенно бесполезная, но очень забавная программка, позволяющая пить пиво «из смартфона».

  • Sky View — красивое и познавательное приложение, работающее на основе дополненной реальности и соединяющее звезды реального неба в созвездия на дисплее.
Читайте также  Телевизоры самсунг 2020

Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.

Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.