Molts projectes electrònics necessiten d'un element de governació, i això passa per tenir un giroscopi o giroscopi. Aquest element més pot detectar moviments o girs de el dispositiu, i ajudar a generar una reacció enfront d'aquest moviment. Per exemple, si es tracta d'un comandament, podria fer girar cap al sentit que l'usuari vulgui per gestionar algun element o un videojoc.
Les aplicacions d'un giroscopi, Com pots imaginar són moltes, com el que integren els smartphones per poder saber quan s'ha girat la pantalla i realitzar alguna acció de control sobre el sistema operatiu, per manejar els vehicles o personatges de videojocs, etc. També s'integra en alguns portà tils per determinar que l'equip s'ha caigut i aixà poder apagar a temps el disc dur (HDD) per evitar que el capçal impacti contra el disc giratori i es trenqui, etc.
També es poden usar per a sistemes d'orientació, Per saber per on es dirigeix ​​un dispositiu. Això serveix tant per a robots autònoms, i altres sistemes que necessiten orientar-se adequadament sense intervenció o amb intervenció de l'usuari. Els drones també tenen aquest tipus d'elements instal·lats, i fins i tot les ulleres de realitat virtual, realitat augmentada o mixta, per poder adequar la imatge que es veu segons el moviment de l'usuari ...
També a la indústria militar ha tingut moltes aplicacions, com la de poder servir per orientar els primers coets i mÃssils que podien orientar-fins a un objectiu d'una millor forma grà cies a aquests giroscopis. A més, això unit als moderns sistemes de satèl·lit com el GPS, poden arribar a tenir precisions molt altes.
Com pots comprovar, les aplicacions són moltes, I segur que tu, com maker, tens més al teu cap per al teu futur projecte DIY ...
Una mica d'història
El sentit de l'orientació ha estat necessari des de molts anys enrere, especialment amb la navegació. Els primers sistemes es van basar en una baldufa, com el de al segle XVIII de l'brità nic John Serson. Amb ell pretenia donar-li una altra utilitat a la baldufa per poder localitzar l'horitzó en alta mar quan la visibilitat era reduïda o nul·la.
A poc a poc els artefactes d'orientació van anar evolucionant fins al primer giroscopi com a tal no arribaria fins a 1852, Amb l'invent de Foucault. Va sorgir com a producte d'un experiment per demostrar la rotació de la Terra. Un element amb un pèndol que podia deixar patent aquest gir de forma simple.
A poc a poc els dispositius mecà nics van anar evolucionant amb la proliferació de la indústria aeronà utica, i militar, per torpedes i mÃssils. Cal destacar en aquest sentit el giròscop de Sperry Corp, Per a la indústria militar i que es va transformar en un dels primers conceptes direccionals i moderns.
Després d'això, es començarien a perfeccionar, reduir de mida, augmentar quant a precisió fins a arribar als actuals sistemes electrònics i miniaturitzats grà cies a tecnologies com MEMS. D'això ja vam veure alguna cosa al article de l'MPU6050 d'aquest mateix bloc.
Com funciona un giroscopi?
El giroscopi o giroscopi es basa en el efecte giroscopi. Això és un fenomen que es dóna quan un dispositiu format per un disc muntat sobre un eix horitzontal, al voltant de el qual el disc gira lliurement a gran velocitat. Si un observador manté l'eix de el fons amb la mà esquerra i l'eix de davant amb la dreta, a l'abaixar la mà dreta i pujar l'esquerra, sentirà un comportament molt peculiar.
El que sentirà l'observador és que el giroscopi empeny la seva mà dreta i tira de la seva mà esquerra. Això és el que es coneix com a efecte giroscopi. No sé si alguna vegada has subjectat a la teva mà un disc dur mecà nic (HDD) amb velocitats de gir altes (7200 RPM), quan està en funcionament, però segurament observaràs que té certa inèrcia quan el mous, una mena és això del que et parlo aquà ...
Doncs bé, aquest fenomen és usat pels giroscopis convencionals per poder saber quan es produeix un moviment. Tot i que els actuals dispositius microelectrònics integrats en els dispositius tecnològics, als quals es fa referència en aquest article, són sofisticats elements que capten el desplaçament angular per unitat de temps o la rapidesa amb què gira un cos al voltant del seu eix, usant un altre efecte diferent.
Aconsegueixen precisions molt bones grà cies a la MEMS amb un efecte conegut aquesta veu com Coriolis. En aquest cas, va ser descobert pel francès Gaspard-Gustave Coriolis en 1836. L'efecte s'observa en un sistema de referència en rotació quan un cos es troba en moviment respecte a l'esmentat sistema de referència. Consisteix en una acceleració relativa de el cos en aquest sistema de rotació. Aquesta acceleració sempre serà perpendicular a l'eix de rotació de sistema ia la velocitat de el cos.
L'objecte en aquest cas pateix una acceleració des del punt de vista de l'observador en rotació, com si existÃs una força irreal sobre l'objecte que l'accelera. És una força de Coriolis de tipus inèrcia o fictÃcia, grà cies a la qual es pot mesurar la velocitat angular, integrant la velocitat angular respecte a el temps, el desplaçament angular, o simplement saber si un objecte s'ha mogut ...
Concretament, en un sensor de tipus MEMS, Tens un petit xip dins el qual s'ha implementat un giroscopi d'una grandà ria que oscil·la entre 1 a 100 micròmetres, és a dir, fins i tot inferior a un cabell humà . Aquest dispositiu és suficient perquè quan es fa girar, una petita massa de ressonà ncia es desplaci amb els canvis de velocitat angular, produint al seu torn senyals elèctrics de molt baixa corrent que seran llegides i interpretades per la circuiteria de control.
CaracterÃstiques que has d'observar en un giroscopi
Algunes de les caracterÃstiques que hauries de tenir en compte a l'hora de triar un giroscopi per al teu projecte eson:
- Rang: Máxiam velocitat angular que serà capaç de mesurar no ha d'excedir de la franja mà xim de l'giroscopi que triïs. No obstant això, també hauries de tenir la millor sensibilitat possible, i això s'aconsegueix fent que el rang de l'giroscopi no sigui molt superior al que necessites.
- interfÃcie: No és massa problema, ja que el 95% dels giroscopis de mercat tenen sortida analògica, encara que hi ha alguns amb interfÃcie digital de tipus SCI o bus I2C.
- Nombre d'eixos: A l'igual que en els acceleròmetres, és una cosa molt important. No solen tenir tants eixos disponibles com en el cas dels acceleròmetres, però com més millor. En l'actualitat han començat a aparèixer alguns de 3-eixos, la qual cosa és una cosa molt bona. Però la majoria de models té 1 o 2 eixos, que haurien de ser suficients per a la major part de projectes. En els de 3 eixos hauràs de consultar la informació de el model per saber quin eix mesura el gir, ja que els altres dos poden mesurar també el capcineig i balanceig d'un objecte, mentre que un altre mesuren el capcineig i guinyada.
- Consum: Una altra de les caracterÃstiques importants, ja que si el teu projecte depèn d'una bateria o pila has de triar un que consumeixi poca energia. En general no és massa, el consum mitjà sol SERD d'uns 100 micro amperes. Alguns més avançats tindran funció de suspensió d'energia quan no s'estan utilitzant.
- Extres: Pot ser que alguns tinguin algun extra, com sensors acceleròmetres, mesuradors de temperatura, etc., en el mateix mòdul.
A més, si compres mòduls, Tindran el xip i un PCB amb alguns extres que et facilitaran la seva integració amb Arduino, per exemple, aportant pins de connexió i alimentació, etc.
Giroscopis que pots comprar
hi ha diversos giroscopis que pots comprar com MPU6050 que inclou també acceleròmetre. Ja ho descrivim en un altre article, però a més d'aquest, hi ha altres que pots integrar fà cilment en els teus projectes electrònics juntament amb Arduino.
- Pots comprar un giroscopi com el STMicroelectronics LPY503AL. És un dels més populars, i pots llegir el seu datasheet aquÃ.
- També pots fer servir el sensor inercial com els No s'ha trobat cap producte.,No s'ha trobat cap producte. e No s'ha trobat cap producte., A més de l'MPU6050 ...
La seva connexió i integració amb Arduino dependrà de cada model i fabricant. Però no és complicat. Pots consultar les seves datasheets i pinout per saber com gestionar-los. La qüestió està en saber com funcionen per saber calcular el desplaçament angular i que el teu codi en Arduino IDE ho interpreti i generi una acció en conseqüència ...