Ⅰ 陀螺儀原理示意圖和公式
陀螺儀的原理就是,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。人們根據這個道理,用它來保持方向,製造出來的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時要給它一個力,使它快速旋轉起來,一般能達到每分鍾幾十萬轉,可以工作很長時間。然後用多種方法讀取軸所指示的方向,並自動將數據信號傳給控制系統。 陀螺儀是在動態中保持相對跟蹤狀態的裝置,由於其原理的復雜性,我們藉助於圖來看看陀螺儀的原理。
Ⅱ 電源模塊中如何將陀螺儀電路圖加進去
格林能電源模塊可以幫您
Ⅲ 有沒有陀螺儀的原理過程最好帶圖
一、引言
陀螺儀作為一種慣性測量器件,是慣性導航、慣性制導和慣性測量系統的核心部件,廣泛應用於軍事和民用領域。傳統的陀螺儀體積大、功耗高、易受干擾,穩定性較差,最近美國模擬器件公司推出了一種新型速率陀螺晶元ADXRS,它只有7mm×7mm×3mm大小,採用BGA-32封裝技術,這種封裝至少要比任何其他具有同類性能的陀螺儀小100倍,而且功耗為30mW,重量僅0.5g,能夠很好的克服傳統陀螺儀的缺點。由ADXRS晶元組成的角速度檢測陀螺儀能夠准確的測量角速度,此外還可以利用該陀螺儀對角度進行測量,實驗取得了良好的結果。
二、陀螺儀的原理和構造
ADXRS系列陀螺儀是由美國模擬器件公司製造,採用集成微電子機械繫統(iMEMS)專利工藝和BIMOS工藝的角速度感測器,內部同時集成有角速率感測器和信號處理電路。與任何同類功能的陀螺儀相比,ADXRS系列陀螺儀具有尺寸小、功耗低、抗沖擊和振動性好的優點。
1、科里奧利加速度
ADXRS系列陀螺儀利用科里奧利(Coriolis)加速度來測量角速度,科里奧利效應原理如圖1所示。假設某人站在一個旋轉平台的中心附近,他相對地面的速度用圖1箭頭的長度所示。如果移動到平台外緣的某一點,他相對地面的速度會增加,如圖1較長的箭頭所示。由徑向速度引起的切向速度的速率增加,這就是科里奧利加速度。設角速度為w科里奧利加速度的一半,另一般來自徑向速度的改變,二者總和為2wv旋轉平台必須施加一個大小為2Mwv科里奧利加速度,並且該人將受到大小相等的反作用力。的力來產生。如果人的質量為M,該,平台半徑為r,則切向速度為wr,如果以速度v沿徑向r移動,將產生一個切向加速度wv,這僅是
陀螺儀通過使用一種類似於人在一個旋轉平台移出或移入的諧振質量元件,利用科里奧利效應來測量角速度。圖2示出了ADXRS系列陀螺儀完整的微機械結構,陀螺儀通過附著在諧振體上的電容檢測元件測量諧振質量元件及其框架由於科里奧利效應產生的位移。這些電容檢測元件都是由硅材料製成的橫梁,它們與兩組附著在基片上的靜止硅橫梁互相交叉,因而形成兩個標稱值相等的電容器。由角速度引起的位移在該系統內產生一個差分電容。如果彈簧的彈性系數為K2wv M。如果總電容為C2wv,它直接與該角速度成比例。這種關系的逼真度在實際應用中非常好,其線性誤差小於0.1%。 MC/gK,硅橫梁的間距為g,則差分電容為/K,那麼反作用力造成的位移為
2、陀螺儀的構造以及電路的實現
ADXRS系列陀螺儀的外圍尺寸為7mm×7mm×3mm,採用BGA-32封裝技術,有ADXRS150和ADXRS300兩種型號,它們的功能電路完全相同,唯一不同在於前者的量程為±150°/s,後者的量程為±300°/s。圖3顯示了ADXRS300的內部電路結構和外圍電路,其中外圍電路主要是電容和電阻組成。
引腳AVCC接5V電源電壓,22nF的泵浦電容用於產生12V的泵浦電壓以供部分電路使用。測得的角速度以電壓形式在引腳RATEOUT輸出,0°/s時輸出電壓為2.5V,RATEOUT與引腳SUMJ之間並聯一個電阻RoutADXRS300的角速度響應帶寬,-3dB頻率由下式決定:和電容Cout,從而組成低通濾波器用於限制
fout = 1 / (2 π ? Rout ? Cout) (1)
內部電路的Rout180kΩ,可以從外部給RoutΩ//RextADXRS300的量程為±300°/s,可以在RATEOUT和SUMJ引腳之間給Rout300 kΩ的電阻可以使量程增大50%,但是這需要對電路重新調零,調零時在SUMJ引腳處外接一個電阻RnullRATEOUT的零點是2.5V,但角運動范圍不對稱時,按下式計算:到地或電源正極,對稱角運動情況下並聯一個電阻來增大量程,例如並聯一個,從而調整角速率響應帶寬。並聯一個電阻Rext,使得Rout=180k為
Rnull = (2)
式中,Vnull0——未校正時零角速度的輸出電壓,
Vnull1——校正後所需的零點電壓。
如果求得的Rnull5V電源上。為負值,則把電阻Rnull接地;為正值,接在
三、實驗過程和測量結果
ADXRS300陀螺儀直接的用途就是做角速度測量儀,此外也可以用於測量物體旋轉角度—對陀螺儀的輸出結果積分,所得的數值即為角度。
本實驗即用ADXRS300陀螺儀測量角度,通過ADXRS300角速度測量儀測量旋轉物體的轉動角速度(注意:陀螺儀可以以任何角度安裝在旋轉物體的任何地方,只要測量使陀螺儀旋轉軸和所要測量的軸平行即可),再對角速度積分就是我們所要的角度了。根據此原理,先把陀螺儀的輸出通過數據採集器送入PC機中,再用軟體進行積分並最終顯示結果。具體流程如圖4。
1、硬體設計
測量角度的具體方法是把ADXRS300陀螺儀固定在由步進電機驅動的圓盤上,由圓盤帶動陀螺儀轉動,陀螺儀的輸出電壓由F-5101數據採集控制器進行A/D轉換。F-5101的輸入電壓范圍為-5V~5V,A/D轉換位數為12位,轉換速度為25ms,適用於本實驗的數據採集。
F-5101通過列印口與計算機相連,佔用主機378H和379H兩個I/O埠。主機通過寫378H向F-5101送入操作狀態,讀379H得到A/D轉換的數據。
系統的供電電壓為220V,需要通過AC220B05-1W5型電源模塊把220V交流電轉換為5V直流電供ADXRS300陀螺儀使用。
2、軟體設計
讀取陀螺儀的輸出電壓值,換算成角速度並進行積分,最終顯示結果這一步驟通過Visual Basic程序來實現。從計算機379H埠讀取的數值為12位2進制數,利用公式
Vout10× (A×16 + B + C / 16)×4096 – 5 (3)=
可以把12位二進制數轉換為十進制數,從而求得陀螺儀的實際輸出電壓。其中Vout12位二進制數的高4位、中4位和低4位。電壓值換算成角速度由下式決定:設角速度為w,則:為輸出電壓,A,B,C分別為
w = (Vout -V0) / 5mV /°/s (4)
其中5mV/°/s為ADXRS300陀螺儀的靈敏度,V2.5V。0為陀螺儀靜止時的輸出電壓,一般為
積分的主要步驟是用角速度w5。乘以程序運行一次所用的時間△t,循環運行程序,對每次的乘積進行累加,並實時送出累加結果,該結果即為測得的物體轉過的角度,程序流程如圖
3、實驗結果
表1列出了陀螺儀轉動±90°和±180°這四種情況的輸出結果。
實驗結果表明:角度相對誤差小於0.5%,有較高的精度。其中誤差來源主要包括:
程序運行一次所用的時間△t過長,造成對角速度的積分不精確,這是產生誤差的主要來源。解決的方法是盡量避免冗長的程序語句,使用運行速度較快的計算機或者採用更精確的演算法。
數據採集A/D轉換時可能產生的誤差,造成所積分的角速度不準確。
Ⅳ 電子陀螺儀怎麼用原理還有電路圖
我類個神啊抄,你說的電子陀螺儀一般都是MEMS陀螺,以下為我引用的一段:
MEMS陀螺儀,也就是微機電陀螺儀,在航模、手機、相機中廣泛運用,MEMS陀螺儀利用科里奧利力——旋轉物體在有徑向運動時所受到的切向力。
其基本原理如下:
MEMS陀螺儀通常有兩個方向的可移動電容板。徑向的電容板加震盪電壓迫使物體作徑向運動(有點象加速度計中的自測試模式),橫向的電容板測量由於橫向科里奧利運動帶來的電容變化(就象加速度計測量加速度)。因為科里奧利力正比於角速度,所以由電容的變化可以計算出角速度。
現在你明白這玩意兒是咋把角運動信號轉換成電信號的了吧。
電路圖俺沒有人家廠家的實際電路圖,弄不到,不好意思。
作答完畢
Ⅳ 求飛思卡爾 陀螺儀原理及圖片
上智能車製作這個論壇,裡面什麼東西都有。直接點第八屆賽事討論區,半個月前差不多就有這屆比賽要用的陀螺儀的datasheet。由於是手機登陸,不能發給你,全部手機打出,望採納
Ⅵ 陀螺儀的工作原理
高速旋轉的物體的旋轉軸,對於改變其方向的外力作用有趨向於垂直方向的傾向。而且,旋轉物體在橫向傾斜時,重力會向增加傾斜的方向作用,而軸則向垂直方向運動,就產生了搖頭的運動(歲差運動)。當陀螺經緯儀的陀螺旋轉軸以水平軸旋轉時,由於地球的旋轉而受到鉛直方向旋轉力,陀螺的旋轉體向水平面內的子午線方向產生歲差運動。當軸平行於子午線而靜止時可加以應用。 陀螺經緯儀的陀螺裝置由陀螺部分和電源部分組成。此陀螺裝置與全站儀結合而成。陀螺本體在裝置內用絲線吊起使旋轉軸處於水平。當陀螺旋轉時,由於地球的自轉,旋轉軸在水平面內以真北為中心產生緩慢的歲差運動。旋轉軸的方向由裝置外的目鏡可以進行觀測,陀螺指針的振動中心方向指向真北。利用陀螺經緯儀的真北測定方法有「追尾測定」和「時間測定」等。
追尾測定[反轉法]
利用全站儀的水平微動螺絲對陀螺經緯儀顯示歲差運動的刻度盤進行追尾。在震動方向反轉的點上(此時運動停止)讀取水平角。如此繼續測定之,求得其平均震動的中心角。用此方法進行20分鍾的觀測可以求得+/-0。5分的真北方向。
時間測定[通過法]
用追尾測定觀測真北方向後,陀螺經緯儀指向了真北方向,其指針由於歲差運動而左右擺動。用全站儀的水平微動螺絲對指針的擺動進行追尾,當指針通過0點時反復記錄水平角,可以提高時間測定的精度,並以+/-20秒的精度求得真北方向。 3.1 隧道中心線測量
在隧道等挖掘工程中,坑內的中心線測量一般採用難以保證精度的長距離導線。特別是進行盾構挖掘(shield tunnel)的情況,從立坑的短基準中心線出發必須有很高的測角精度和移站精度,測量中還要經常進行地面和地下的對應檢查,以確保測量的精度。特別是在密集的城市地區,不可能進行過多的檢測作業而遇到困難。如果使用陀螺經緯儀可以得到絕對高精度的方位基準,而且可減少耗費很高的檢測作業(檢查點最少),是一種效率很高的中心線測量方法。
3.2 通視障礙時的方向角獲取
當有通視障礙,不能從已知點取得方向角時,可以採用天文測量或陀螺經緯儀測量的方法獲取方向角(根據建設省測量規范)。與天文測量比較,陀螺經緯儀測量的方法有很多優越性:對天氣的依賴少、雲的多少無關、無須復雜的天文計算、在現場可以得到任意測線的方向角而容易計算閉合差。
3.3 日影計算所需的真北測定
在城市或近郊地區對高層建築有日照或日影條件的高度限制。在建築申請時,要附加日影圖。此日影圖是指,在冬至的真太陽時的8點到16點為基準,進行為了計算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測定。使用陀螺經緯儀測量可以獲得不受天氣、時間影響的真北測量。
4,陀螺儀的各種品牌及購買途徑
美國ADI公司 TI公司 ST公司 俄羅斯 Fizoptika 挪威SENSONOR公司 日本Silicon美國BEI村田 EPSON
美國CrossbowKVH國內的一些高校和研究所也在研發生產一些陀螺儀,國內的一些公司和北京中發電子市場3176代理某些陀螺儀。 1、陀螺儀自被發明開始,就用於導航,先是德國人將其應用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導航能力將達到前所未有的水準。實際上,很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機上安裝了相應的軟體,導航能力絕不亞於很多船舶、飛機上用的導航儀。還可以實現GPS的慣性導航:當汽車行駛到隧道或城市高大建築物附近,沒有GPS訊號時,可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移,從而繼續導航。
2、可以和手機上的攝像頭配合使用,比如防抖,在拍照時的維持圖像的穩定,防止由於手的抖動對拍照質量的影響。在按下快門時,記錄手的抖動動作,將手的抖動反饋給圖像處理器,可以讓手機捕捉到更清晰穩定的畫面。
3、各類游戲的感測器,比如飛行游戲,體育類游戲,甚至包括一些第一視角類射擊游戲,陀螺儀完整監測游戲者手的位移,從而實現各種游戲操作效果。有關這點,想必用過任天堂WII的網友會有很深的感受。
4、可以用作輸入設備,陀螺儀相當於一個立體的滑鼠,這個功能和第三大用途中的游戲感測器很類似,甚至可以認為是一種類型。通過小幅度的傾斜,偏轉手機,實現菜單,目錄的選擇和操作的執行。(比如前後傾斜手機,實現通訊錄條目的上下滾動;左右傾斜手機,實現瀏覽頁面的左右移動或者頁面的放大或縮小。)
5、也是未來最有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現很多增強現實的功能。增強現實是才冒出的概念,和虛擬現實一樣,是計算機的一種應用。大意是可以通過手機或者電腦的處理能力,讓人們對現實中的一些物體有更深入的了解。如果大家不理解,舉個例子,前面有一個大樓,用手機攝像頭對准它,馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關參數,比如樓的高度,寬度,海拔,如果連接到資料庫,甚至可以得到這座大廈的物主、建設時間、現在的用途、可容納的人數等等。
Ⅶ 激光陀螺儀工作原理圖解說明一下
陀螺儀基本上就是運用物體在高速旋轉時,角動量會很大,旋轉軸會一直穩定指向一內個方向的性質為依據,用容它來保持一定的方向,製造出來的定向儀器。
不過它必需轉得夠快,或者慣量夠大(也可以說是角動量要夠大)。不然,只要一個很小的力矩,就會嚴重影響到它的穩定性,所以設置在飛機、飛彈中的陀螺儀是靠內部所提供的動力,使其保持高速轉動的。
(7)陀螺儀電路圖擴展閱讀:
基本結構:
激光陀螺儀的基本元件是環形激光器,環形激光器由三角形或正方形的石英製成的閉合光路組成,內有一個或幾個裝有混合氣體(氦氖氣體)的管子,兩個不透明的反射鏡和一個半透明鏡。用高頻電源或直流電源激發混合氣體,產生單色激光。
為維持迴路諧振,迴路的周長應為光波波長的整數倍。用半透明鏡將激光導出迴路,經反射鏡使兩束相反傳輸的激光干涉,通過光電探測器和電路輸入與輸出角度成比例的數字信號。
Ⅷ 樂高陀螺儀感測器工作原理
樂高陀螺儀用的是電橋電路,不是下樓所講的。
Ⅸ 陀螺儀的工作原理
我們不用一個完整的輪框,我們用四個質點ABCD來表示邊上的區域,這個邊對於用圖來解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個方向旋轉。當一個傾斜力作用在頂部的軸上的時候,質點A向上運動,質點C則向下運動,如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時針旋轉,在旋轉90度角之後,質點A將會到達質點B的位置。CD兩個質點的情況也是一樣的。子圖2中質點A當處於如圖的90度位置的時候會繼續向上運動,質點C也繼續向下。AC質點的組合將導致軸在子圖2所示的運動平面內運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉,在這種情況下,如果陀螺儀逆時針旋轉,軸將會在運動平面上向左運動。如果在順時針的情況中,傾斜力是一個推力而不是拉力的話,運動將會向左發生。在子圖3中,當陀螺儀旋轉了另一個90度的時候,質點C在質點A受力之前的位置。C質點的向下運動受到了傾斜力的阻礙並且軸不能在傾斜力平面上運動。傾斜力推軸的力量越大,當邊緣旋轉大約180度時,另一側的邊緣推動軸向回運動。
萬向節陀螺儀
實際上,軸在這個情況下將會在傾斜力的平面上旋轉。軸之所以會旋轉是因為質點AC在向上和向下運動的一些能量用盡導致軸在運動平面內運動。當質點AC最後旋轉到大致上相反的位置上時,傾斜力比向上和向下的阻礙運動的力要大。陀螺儀運動的特性是它拐彎的時候能夠保持單軌設備的直上直下。比如說,有必要的話,消防汽缸壓在一個很重的陀螺儀的軸上,就能保持其穩定。陀螺儀和萬向節結合起來組成的萬向節陀螺儀則是實際中最經常應用的。
各模上的陀螺儀
從上面我們可以看到,陀螺儀的關鍵是軸的不變性。這樣的特性,看起來雖然簡單,但能使用在許多不同的應用上。制導武器就是陀螺儀的最關鍵應用之一。在慣性制導中,陀螺儀是控制武器飛行姿態的重要部件,在劇烈變化的環境中,沒有精心設計的陀螺儀用來保證穩定性和准確性,再好的控制規律也無法命中目標。除了制導之外,陀螺儀還能夠應用在其他的尖端的科技上。比如說,著名的哈勃天文望遠鏡的3個遙感裝置中每個都裝有一個陀螺儀和一個備份。3個工作的陀螺儀是保證望遠鏡指向所必不可少的。
陀螺儀正是因為它的平衡的特性,已經成為了飛行設備中關鍵的部件,從航模、制導武器、導彈、衛星、天文望遠鏡,無處沒有它的身影,陀螺儀默默的工作保證了這些飛行設備能按照指定的方式去工作。
向左轉|向右轉
Ⅹ 航模 陀螺儀 原理
陀螺儀的原理就是,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。人們根據這個道理,用它來保持方向,製造出來的東西就叫做陀螺儀。陀螺儀在工作時要給它一個力,使它快速旋轉起來,一般能達到每分鍾幾十萬轉,可以工作很長時間。然後用多種方法讀取軸所指示的方向,並自動將數據信號傳給控制系統。
在現實生活中,陀螺儀發生的進給運動是在重力力矩的作用下發生的。
特性
陀螺儀被廣泛用於航空、航天和航海領域。這是由於它的兩個基本特性:一為定軸性(inertia
or
rigidity),另一是進動性(precession),這兩種特性都是建立在角動量守恆的原則下。