Гироскоп своими руками электро

Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п

— быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил.

Обязательно посмотрите это видео. Это магазинный гироскоп:

Да,из мусора))нам понадобится-1.кусок ламината(нашол обрезок у деда на балконе), 2.Донышко и крышка консервной банки(съел фасоль-получил банку) 3.Стальная палочка(самая сложная деталь-нашол на улице) 4.Пластилин(спёр у сестры) 5.Гайки или(и)грузила 6.два шурупа,кернер(острая штука на конце,сойдёт и шило,всё у деда) 6.проволока(медная толстая,у деда нашол)) 7.Поксипол(или др.застывающий клей,взял у деда)) 8.Изолента(там же)) 9.Нитки(для запуска и кое-чего ещё,у бабушки)) а так же пила,отвёртка и др… общая идея понятна тут

далее вырежем из ламината рамку и согнём в кольцо проволоку,так же в шурупах надо пробить по углублению шилом(я не делал заново,я просто разобрал свой гироскоп и сфоткал части…))

потом соберём главную часть-ротор(или както по другому))берём донышко и горлышко(они одинаковые)делаем в них по дырке(в цетре!!)дырка должна быть толщиной с палку железную.Железный стержень обрежем по длине,концы заточим.Что бы центровка была лучше,вставим стержень в дрель и как на станке заточим напильником с 2 сторон так же надо сделать канавку для завода ниткой(на фотке найдётё))на один из дисков намажем пластилина,а в него напихаем гаек и грузил(у кого есть стальное кольцо-ваще шикарно)затем соединим оба диска(бутерброд)и проткнём их через дырки осью.Смаза всё ето дело поксиполом,засунем его(дело))в дрель и пока поксипол стынет,будем центровать диск(чтоб не бил)ето самая важная часть работы.Баланс должен быть идеальным.

собираем по картинке,свободный ход ротора вверх-вниз должен быть минимальным(чувствуется,но чутьчуть) ставим защиту из проволоки,прикрепляем её ниткой,и готово.

Роторный гироскоп своими руками | all-he

Роторный гироскоп — быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Данный гироскоп способен сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил.
Непонятно? Смотрим видео — как работает гироскоп.

Как сделать гироскоп

Делать его будем из подручных средств.

Вырезаем из ламината основную рамку. Медную проволоку сгибаем в виде кольца, а в шурупах с помощью керна делаем углубления.

Обрезаем стальной стержень нужной длины и затачиваем концы. Так же нужно сделать канавку для нити.

Ротор

В двух крышках от консервных банок проделываем отверстия по центру. На одну из крышек намазываем пластилин и на него прикрепляем гайки. Закрываем второй крышкой и вставляем стержень. Смазываем с двух сторон «Поксиполом» и пока клей не застыл необходимо центрировать диск, вставив его в дрель. Баланс должен получиться идеальным.

Собираем гироскоп. Ротор должен шевелиться между шурупами совсем чуть-чуть.

Устанавливаем кольцо из проволоки. Готово.

По материалам сайта: sam0delka.ru

Процесс изготовления роторного механического гироскопа

От пластиковой трубы отрезаем два кольца одинаковой ширины. Также потребуется подшипник, который нужно пролить суперклеем, чтобы он не крутился. Во внутреннее кольцо запрессовываем деревянную «таблетку», в которой по центру нужно просверлить отверстие под металлический стержень с заостренными концами.

На один край стержня надеваем кусок пластиковой трубки (можно позаимствовать с шариковой ручки). В пластиковом кольце сверлим два отверстия под стержень и стыкуем с вращающейся осью подшипника при помощи металлических трубок большего диаметра (можно использовать отрезки телескопической антенны).

Однажды я наблюдал разговор двух друзей, точнее подруг:

А: О, знаешь, у меня новый смартфон, в нем есть даже встроенный гироскоп

Б: Аа, да, я тоже скачала себе, поставила гироскоп на месяц

А: Эмм, ты точно уверена, что это гироскоп?

Б: Да, гироскоп для всех знаков зодиака.

Чтобы таких диалогов в мире стало чуть меньше, предлагаем узнать, что такое гироскоп и как он работает.

Как сделать самодельный гироскоп своими руками в домашних условиях, чертеж

Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п

Обязательно посмотрите это видео. Это магазинный гироскоп:

собираем по картинке,свободный ход ротора вверх-вниз должен быть минимальным(чувствуется,но чутьчуть)

Самодельный гироскоп

Сегодня мы расскажем, как своими руками сделать антигравитационный диск.
В этом видео делаем простой антигравитационный диск. Для этого нам понадобится: диск от старого «винчестера», CD-диск, бокс под батарейку, выключатель, листок бумаги и моторчик от старого CD-рома.

Для начала нам необходимо собрать электронную начинку нашего гироскопа, для этого соединяем бокс под батарейку, выключатель и моторчик так, как показано на картинках

Далее берем диск от накопителя на жестких магнитных дисках, вырезаем фрагмент бумаги и при помощи горячего клея приклеиваем бумагу к диску После этого приклеиваем шкив от моторчика по центру фрагмента бумаги. Чем точнее вы определите центр, тем меньше будет торцевое биение.

Ждем когда горячий клей застынет и для эстетичности нашей конструкции обрезаем лист бумаги по внутреннему диаметру посадочного отверстия диска.

После этого приклеиваем электронную часть к оптическому диску.

Автор статьи “Самодельный гироскоп” Jeka57

Смотри Как сделать гироскоп из HDD своими руками/How to make a DIY gyroscope made from HDD онлайн

В сегодняшнем видео я покажу вам очередную замечательную идею о том как сделать своими руками простейший гироскоп из старых жестких дисков.

Поскольку на улице холодно и в это время большинство детишек, и не только, сидят за компьютером, эта идея поможет дочери, отцу и сыну провести время вместе.

Since it’s cold outside at this time of the year and most of all children, and not children only, sit at a computer.

This brilliant idea will help a son, a daughter and a farther spend some time together.

It may even be hard for an adult to hold the gyroscope not to speak of women who will be at a loss to the power which they will have to resist) In general it can be called an experiment which will be interesting not just to children but also to adults rather than a DIY.n************************************************************nnWelcome to my channel Roman Ursu where you can learn how to make handmade crafts, New Year crafts, presents, toys, Halloween scares.

The main thing is that you can make it at home and with one’s own hands.nAre you interested in handiwork, crafts or you just have nothing to do, don’t you? If yes, you are on the right channel.

Here you can find lots of crafts, handmade items.

The main thing is that they are made of materials at hand and they they are low cost.

Собираем VR очки с трекингом головы на базе RTD2660

Добрый день (опционально вечер/ночь). Сегодня расскажу Вам о том, как можно изготовить очки виртуальной реальности своими руками, без телефонов (Трафик!):

ПРЕДИСЛОВИЕ

На данный момент НЕТ

официального стандарта для VR очков/маски и тому подобных вещей. Про Oculus, HTC, Samsung, Sony и тд. нет смысла говорить и сравнивать. Это просто устройства с отличающимся функционалом + / -, какие-либо примочки. Тут нет смысла спорить о том, что такое VR, все видят по-своему.

Мне давненько хотелось поиграть с такого рода вещами, но телефонные очки меня не прельщают, неудобно, тяжело и мало приложений, плохая синхронизация с пк, батарея телефона, задержка по радиоканалу.

В процессе работы над своим экспериментом было выделено 2 нюанса важных для меня:

1. Трекинг головы. 2. Дисплей вместо телефона.

Исходя из этих нюансов я и занялся постройкой агрегата.

Скажу сразу, вещь сама в себе и не претендует на качество, каждый может повторить изготовление этого шлема исходя из полученных инструкций.

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

Для очков мне понадобились следующие комплектующие:

1. arduino Leonardo (можно использовать китайские платы Pro Micro, для уменьшения размеров, об этом я узнал много позже иначе бы применил именно ее); 2. гироскоп GY521; 3. самые дешевые очки для телефона с линзами и механизмом подгонки под глаза; 4. матрица для вывода изображения; 5. контроллер для матрицы с портом HDMI.

МАТЧАСТЬ

Первым делом будет предупреждение:

Вся ответственность, а именно самостоятельное проникновение в корпус готового изделия с последующим нарушением его целостности работоспособности, лежит на человеке совершившим это действие.

Корпус:

Корпус придется собирать под матрицу отдельно, в связи с тем, что матрица довольно объемная и требуется другое фокусировочное расстояние. Требуется замена линз. Из этого корпуса будет взята прикладывающаяся к голове и носу часть.

Контроллер:

Основная задача стоит в синхронизации контроллера с матрицей, то что контроллер и матрица заработают я знал, а вот получу ли я нужное разрешение — это другой вопрос.

PDF Datasheet на контроллер

Я же приведу вырезку из даташита:

Мой дисплей имеет соотношение сторон 16:9 и разрешение, которое укладывается в диапазон 1920х1440.

Проблема состоит в том, что контроллер имеет не то разрешение, и его надо прошить.

Изначально, при подключении дисплея, вместо картинки я получил набор полос. (Даже подумал, что накрылся сам дисплей).

Но через некоторое время (при подключению к компьютеру) стало ясно, что дисплей что-то выводит, но видно что у него проблема с синхронизацией и разрешением.

При прошивке перебрал не один десяток и остановился на данной версии:

Прошивка.

До этого сделал бекап.

Теперь при подключении к компьютеру, дисплей отображает информацию, о том, что подключен разъем HDMI и предлагает разрешение 1024х600. При это дисплей активно пытается получить сигнал с VGA, при этом выходит сообщение — «Подключите кабель VGA».

Пришлось снова чесать голову. Данный контролер является прямым аналогом плат с большим количеством разъемов, например:

А значит надо на свой контроллер распаять кнопки, что-бы можно было настраивать дисплей и переключать режимы работы. Схему для разъемов прилагаю, кнопки висят на 53 ноге чипа:

На всякий случай прикладываю схему чипа RTD2660:

После прошивки и переключения контроллера в режим HDMI. Дисплей стал стартовать из под WIndows 7, велико было мое удивление, когда помимо родного, наитивного разрешения 1024х600, я смог установить разрешение 720p и 1080p. При 720р работает отлично не искажается, а вот в 1080р уже шрифты не читаются, но точно так же держит его, сюрприз, запускать игры в 720р веселей чем в 1024х600 (не все игры поддерживают низкие разрешения).

Матрица :

Я уже игрался в очках на телефоне, разрешение составляло 960Х540. Запускал Half-life 2, Portal, но не нравилось, то что это телефон и то что нельзя осмотреть пространство головой, вращал мышью + задержки по Wi-fi, просто бесили и не давали играть. В целом пиксели видно, но мне все-равно понравилось.

Из ящика с запчастями была извлечена матрица 1024х600 размером 7 дюймов, парт номер 7300130906 E231732 NETRON-YFP08. Исходя из доступного разрешения матрицы можно сделать вывод, что для каждого глаза разрешение будет составлять 512х600, что чуть больше чем разрешение экрана телефона и самое важное, будут отсутствовать задержки.

Коннектор матрицы имеет 50 пин и полностью совместим с контроллером дисплея.

Для достижения максимальной контрастности и сочности изображения, с матрицы придется снять матовую пленку. Так как изделие будет закрытое, то какие-либо блики не страшны.

Доработка матрицы осуществляется в 7 этапов:

1. разбираем матрицу по краю рамки;

2. кладем модуль на подкладку (тут можно прихватить скотчем края модуля к подкладке, чтобы вода не попортила деталь);

3. сверху на дисплей кладется влажная салфетка, желательно по размеру матовой пленки;

4. салфетка аккуратно пропитываются малым количеством воды градусов около 25;

5. выжидаем около 2 — 3 часов, все зависит от качества нанесения покрытия. (клей у матовых пленок чувствителен к воде);

6. аккуратно поддеваем край и медленно, без рывков, снимаем матовый слой;

7. проверяем.

Если Вы захотите собрать очки на 2К дисплее, то я дам Вам ссылку:

Полностью готовый модуль с HDMI для очков в 2К, 6 дюймов

За эту цену на али можно купить готовое устройство с FullHD -> готовое устройство

Поэтому я не стал тратить деньги на концепт и решил для пробы пользоваться тем, что есть.

Ардуино и гироскоп:

Самая важная часть получения эффекта присутствия в игре, приложении или видео — это возможность управлять головой, а значит будем писать трекинг головы.

Выдержка из официального источника для Arduino Leonardo:

В отличие от всех предыдущих плат ATmega32u4 имеет встроенную поддержку для USB соединения, это позволяет задать как Leonardo будет виден при подключение к компьютеру, это может быть клавиатура, мышь, виртуальный серийный / COM порт.

Именно это мне и надо.

Гироскоп был выбран самый простой и распространенный — GY521, на борту имеет акселерометр:

1. Accelerometer ranges: ±2, ±4, ±8, ±16g 2. Gyroscope ranges: ± 250, 500, 1000, 2000 °/s 3. Voltage range: 3.3V — 5V (the module include a low drop-out voltage regulator)

Подключение гироскопа:

#include #include #include #include MPU6050 mpu; int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz; int vx, vy; void setup() { Serial.begin(115200); Wire.begin(); mpu.initialize(); if (!mpu.testConnection()) { while (1); } } void loop() { mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); vx = (gx+300)/200; vy = -(gz+100)/200; Mouse.move(vx, vy); delay(2); }

Исходя из скетча можно сделать вывод, что трекинг головы это по сути гиро-мышь.

КОНЦЕПТ

Все свелось к разделению на этапы:

1. примерка трекинга головы; 2. написание прошивки трекера; 3. заказ необходимого контроллера для дисплея; 4. настройка и запуск дисплея с контроллером; 5. примерка и общая сборка.

Так выглядела отладка трекера головы с гироскопом:

Видео работы трекера головы:

Запуск дисплея с контроллером:

Для запуска дисплея мне потребуется программа Tridef 3D, которая позволяет запускать игры и приложения с изображением Side by Side, ею я и воспользовался в качестве теста.

Причина использования вполне ясна, данные очки не будут опознаваться как очки Oculus DK1/DK2 и для того, что бы устройство опознавалось как VR очки хотя бы первых ревизий окулуса, надо менять полностью программное обеспечение контроллера дисплея, что пока я себе позволить не могу, так же потребуется либо частичное протипирование, либо создавать снова концепт платы на базе уже вот таких гироскопов, которые применяются в окулусах — гиро-модуль

Но в связи с тем, что я решил много не тратить на этот проект и зарабатывать на нем я тоже не собираюсь, это мы оставим для других людей. (Я знаю кто на основе подобных очков для смартов изготавливает наборы с прошивкой окулуса, но не буду рекламировать их, пост не о них)

Корпус

Наигравшись со стандартным корпусом, я решил примерить матрицу к нему и очень сильно разочаровался, матрица оказалась слишком большая для фокусного расстояния, я все видел но не видел картинки целиком, она не складывалась в единую. Началось собирание корпуса с нуля.

Отломав все выступающие части, а так же крепление ремня для головы получил такой набор:

Собственно как и многие прототипы я выбрал гофрированный картон, как самый гибкий, легко доступный материал:

Тестирование

В процессе тестирования очки показали себя крайне хорошо, на разрешении 720р играть одно удовольствие. Гироскоп отлично работает и отрабатывает движения головы, мышь не плывет по координатам, кабеля я пропускал через голову позади себя, 3 метров хватило с лихвой.

Нюанс: Очки довольно сильно выпирают, хоть масса не очень большая крутить головой надо привыкать.

Недостатки такой системы:

1.Надо меньше матрицу размером, что бы уменьшить длинну корпуса. 2.Нужны качественные линзы (для своих я брал с луп в ближайшей роспечати).

В целом для себя, как нетребовательного человека пойдет.

Как наиграюсь с этим всем буду делать из этой матрицы и контроллера проектор 8D. (Следите за обзорами)

Спасибо за внимание, терпение с удовольствием отвечу на ваши комментарии.

Беспощадный, самодельный VR

ƒ↓ — Попытка сделать гироскоп на «скорую руку»

Видео устройства, аналогию которого я собирался сделать:

Покопался в своих железках и нашёл 2 шкива от магнитолы:

Отыскал их родные втулочки:

И соединил при помощи проволоки и пайки:

И тут же заметил свой косяк: шкивы склеились немного неровно, на глаз это не заметно, но сильно влияет на работу устройства. Маховый диск встречает большое сопротивления во втулках и практически сразу останавливается после запуска. Поленился сделать цельную ось… Да и сделан маховик из пластика — вес конечно должен быть побольше.

В идеале чем больше вес маховика и выше скорость вращения, тем лучше. Ну и естественно нужно свести к минимуму силы трения.

Как нибудь в следующий раз попробую сделать гироскоп из чего-нибудь другого.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

About SterAK

как сделать гироскоп своими руками видео Видео YouTube

Добро пожаловать на моё видео. В сегодняшнем видео я покажу вам как сделать гироскоп из спинера (ааааааа!!…

Как сделать гироскоп из диска и свинца? Эксперимент физика /How to make a gyroscope? Не забудь подписаться на мой кана…

Возможно ли сделать гироскоп своими руками в домашних условиях? Конечно! В данном видеоролике я покажу,…

ГИРОСКОП_ИЗ_ЖЁСТКОГО_ДИСКА. #КАК_СДЕЛАТЬ_ГИРОСКОП_В_ДОМАШНИХ_УСЛОВИЯХ_своими_руками. #DIY_CAM В этом обзоре…

Аттракцион Гироскоп сделанный по картинке, не было чертежей была идея.

Очень интересный эксперимент- как поведет себя плавающий гироскоп? А так же интересные эффекты по ходу…

Гироскоп он же маховик, удивительное устройство, Homemade Gyroscope flywheel, супермаховик. Гироскопический момент,…

Как работает гироскоп Gyroscope, электрофорная машина, двигатель Стирлинга. Gyroscopic Precession. Занимательная физика….

Подписаться Вконтакте: https://vk.com/simplescience Опыт демонстрирует, как при быстром вращении любой предмет может…

Дни, Жизнь, Суть. Веб-сайты: https://dnilife.ru/ https://alibabaru.com/ https://prikolis.net/

Гироскоп сделан из обычного HDD от компьютера, точнее 4 самих диска объединённых в один толщиной в 5,3мм. Запит…

Этот ролик обработан в Видеоредакторе YouTube (https://youtube.com/editor)

что можно сделать из hdd На видео я покажу вам Как сделать бесплатный Гироскоп из HDD своими руками – как сдела…

Как просто сделать дома безопасный электрический гироскоп и один забавный эксперимент с ним. Этот и подобн…

В этом видео делаем простой гироскоп из диска. Для этого нам понадобится: диск от старого “винчестера”, CD-дис…

Управление компьютером без рук (гироскоп мне в темя!)

В предыдущей статье я рассказал, как можно управлять компьютером при помощи глаз. Несмотря на то, что в ряде случаев отслеживание положения зрачков (eye gaze tracking) — единственный способ предоставить больному человеку возможность общаться с окружающим миром, описанная ранее система не лишена недостатков. Прежде всего, это необходимость использовать компоненты, которые трудно приобрести в России. Кроме того, человеку в очках приходится сильно ограничивать положение головы, чтобы свести к минимуму паразитные блики на поверхности очков и достичь стабильной работы системы. А можно ли использовать что-нибудь попроще и понадёжнее, если человек способен двигать головой, но испытывает трудности при работе руками? -= Обновление января 2022 года =-

Описываемый в статье пульт
Upvel UM-510KB
уже невозможно купить, но вместо него для отслеживания поворота головы можно использовать вот такую схему, собраную из
Arduino Leonardo
и модуля
GY-521
с гироскопом/акелерометром
MPU-6050
.

Arduino Leonardo и GY-521 соединяются четырьмя проводами. По возможности припаяйте их. У меня получился вот такой прототип. Естественно, по-хорошему нужно всё это облагородить/поместить в корпус.

Программа (скетч), которую нужно загрузить в Arduino, выглядит вот так:

#include «I2Cdev.h» #include «MPU6050_6Axis_MotionApps20.h» #include «Wire.h» #include MPU6050 mpu; uint16_t packetSize; // expected DMP packet size (default is 42 bytes) uint16_t fifoCount; // count of all bytes currently in FIFO uint8_t fifoBuffer[64]; // FIFO storage buffer // orientation/motion vars Quaternion q; // [w, x, y, z] quaternion container VectorFloat gravity; // [x, y, z] gravity vector float ypr[3]; // [yaw, pitch, roll] yaw/pitch/roll container and gravity vector // для мыши float old_mx=-200; float old_my=-200; float dx,dy,mx,my; // ================================================================ // === INITIAL SETUP === // ================================================================ void setup() { Wire.begin(); Wire.setClock(400000); // 400kHz I2C clock. Comment this line if having compilation difficulties mpu.initialize(); mpu.dmpInitialize(); mpu.setDMPEnabled(true); packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); } // ================================================================ // === MAIN PROGRAM LOOP === // ================================================================ void loop() { // wait for MPU interrupt or extra packet(s) available while (fifoCount < packetSize) { fifoCount = mpu.getFIFOCount(); } // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ( fifoCount >= 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is > 1 packet available // (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt) fifoCount -= packetSize; // двигать мышь mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity); // ypr[0] — ось X, ypr[1] — ось Y, Y — инвертировать mx=ypr[0] * 180/M_PI; my=ypr[1] * 180/M_PI; if(old_mx>-200) // это не первый запуск { if((old_mx<-100)&&(mx>100)) { dx=(-180-old_mx)+(mx-180); } else if((old_mx>100)&&(mx<-100)) { dx=(180-old_mx)+(180+mx); } else { dx=mx-old_mx; } dy=my-old_my; Mouse.move(2000/60*dx, -1000/30*dy); } old_mx=mx; old_my=my; } }

Для компиляции скетча также необходимо скачать библиотеки I2Cdev и MPU6050. Взять их можно вот отсюда: github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino После загрузки скетча собранное устройство действует так же, как и пульт из статьи. То есть вы меняете ориентацию устройства в пространстве, а курсор мыши на экране двигается.

-= далее — оригинал статьи=-

А можно ли использовать что-нибудь попроще и понадёжнее, если человек способен двигать головой, но испытывает трудности при работе руками?

Конечно, такие средства существуют. Прежде всего, это программы, которые используют обычную веб-камеру для контроля за поворотом головы и некоторыми другими действиями, такими как моргания глаз и движения губ (читайте про них ниже, в разделе «А стоит ли овчинка выделки?

«).

Кроме того, выпускаются и специализированные устройства, которые также представляют из себя камеры, следящие за маркерами, ярко светящимися в инфракрасном диапазоне

. Маркеры крепят куда-нибудь в район головы, например, на оправу очков, кепку, гарнитуру. Иногда даже рекомендуют приклеить маркер на лоб.

Различные фирмы, которые ранее производили устройства такого типа, постепенно собрались под крылом компании NaturalPoint. И теперь у них на сайте можно найти устройства, которые раньше конкурировали, а теперь просто делят разные сегменты рынка. Так, например, вариант попроще (TrackIR) они предлагают для геймеров, а подороже (SmartNav) — для работы за компьютером.

И без того недешёвый SmartNav ($500) становится просто золотым, когда пытаешься приобрести его в России. Поэтому возникла идея сотворить нечто, что могло бы не хуже позиционировать курсор на экране компьютера, но при этом было бы доступнее.

Поначалу хотелось использовать тот же принцип работы: маркеры, подсветка, обработка изображения. Но приходили мысли и о прямых измерениях. Вплоть до того, чтобы приделать к голове электронный штангенциркуль

(почти шутка).

Как впоследствии оказалось, такие приборы действительно существуют!

Посмотрите-ка вот на это чудо инженерной мысли — рычаг, который нужно держать ртом, и управлять им движениями головы!

Неожиданно появилась идея использовать [электронный] гироскоп. Они в последнее время стали доступны и весьма точны. Готовые устройства типа «аэромышь», правда, не получили большого распространения. Например, мышь Logitech MX Air

уже снята с производства, видимо, из-за отсутствия спроса.

Существуют программы для смартфонов (как iPhone, так и Android), которые позволяют использовать их в качестве аэромыши, задействуя встроенные в них гироскопы. Но глубоко этот вопрос я не исследовал, так как интересовало, прежде всего, дешёвое решение.

Наконец в поле зрения попали пульты для мультимедия-приставок к телевизорам, также использующие встроенный гироскоп. Некоторые из них работают и с обычным компьютером, достаточно лишь вставить адаптер в USB-гнездо. Передача данных происходит по радиоканалу, то есть не требуется прямой видимости пульта, как в случае с инфракрасными приёмопередатчиками.

Пульт закрепляется на голове, и при её повороте курсор мыши на экране движется (как у Чебурашки в заголовке статьи). Остаётся только разобраться с нажатиями на кнопки мыши и виртуальной клавиатурой. Для этих целей я написал свою программу.

Сложность представляет следующий момент: пульты «засыпают» после некоторого периода бездействия, и пробуждать их нужно нажатием на кнопку, что может быть сложно для использующего их человека.

Пришлось поставить ряд экспериментов — зажимать одну из кнопок на клавиатуре и оставлять пульт в бездействии, надеясь, что нажатая кнопка не даст пульту заснуть. Причём зажимать кнопку приходилось прищепкой, а не рукой, так как рука могла передавать пульту небольшие движения. Кнопки же можно было нажимать только те, которые не используются в Windows. Некоторые пульты победить не удалось, но в конце концов был найден пульт Upvel UM-510KB

, который гарантированно не засыпает при удержании пары кнопок.

Если вскрыть этот пульт, то внутри можно найти микроконтроллер STM8L-151 от STMicroelectronics (1), трёхосевой гироскоп Invensense MPU-3050c (2) и ещё какой-то безымянный чип (3) для общения с USB- адаптером на 2.4 ГГц. Также виден инфракрасный светодиод. Он нужен, если вы хотите использовать пульт для переключения программ и регулировки громкости на телевизоре. При общении с компьютером светодиод не используется, поэтому его можно смело загораживать.

Конечно, красивым решением было бы прочитать, дизассемблировать и модифицировать программу микроконтроллера, а затем перепрошить его, чтобы пульт не засыпал, а не закорачивать кнопки. Но с этой областью я не знаком, оставляю такую возможность энтузиастам.

Пульт с постоянно нажатыми кнопками прожорливо потребляет электроэнергию. Поэтому пришлось припаять к нему блок питания, чтобы каждый день не менять батарейки.

Переделка шаг за шагом

Прежде всего отмечу, что то, что у меня всё заработало, не значит, что оно заработает у вас. Если производитель, например, поменяет прошивку, то замыкание двух кнопок может оказаться бесполезным. Однако, надеюсь, что прошивку менять никто не будет за ненадобностью.
Итак, вскрываем пульт. Ковыряем отверткой, пока он не откроется, немного повредив корпус. Затем, вынимаем плату и замыкаем ему две кнопки (см. фото). Можно паяльником, зачистив плату, но я просто приклеил армированным скотчем кусочки фольги от конфет.

Подпаиваем питание от трёхвольтового стабилизированного источника питания.

По вкусу заливаем клеем, чтобы провод держался в корпусе прочно.

Замкнуть ДВЕ (!) кнопки в указанных местах. Внимание! Изначально фотография содержала ошибочно помеченные кнопки! Нужно замыкать кнопку «Set» и кнопку с четырьмя квадратиками, расположенную слева от «ОК»

Укрепить провод

В сборе

Как удерживать пульт на голове? Можно просто положить пульт на голову и сверху надеть шерстяную шапочку. Так я поначалу и делал. Но для долговременного использования можно пришить кармашек к какому-нибудь головному убору.

Точного положения пульта относительно головы не требуется. Если курсор мыши находится не там, где вы бы хотели, просто поворачивайте голову так, чтобы курсор начал упираться в край экрана. Это сдвинет курсор в сторону, противоположную вращению головы. Короче говоря, попробуйте, и всё станет понятно без объяснений.

А стоит ли овчинка выделки?

Уже после того, как всё было сделано, я решил для сравнения попробовать программы, которые используют обычную веб-камеру для управления мышью без рук. Каково же было моё удивление, когда все они отлично заработали! Если ничего другого под рукой нет, рекомендую ими воспользоваться.

Попробовал же я такие программы (все бесплатные):

eViaCam
Head Mouse
Camera Mouse

Лично мне больше всего понравилась программа eViaCam
, но это — чисто субъективное, поверхностное мнение, основанное на недолгом использовании с настройками по умолчанию, и с той веб-камерой, которая есть у меня. Вам, возможно, понравится совсем другая программа.

Чтобы оценить преимущества использования гироскопа над чисто программными решениями, я написал программу, в которой нужно перемещать курсор вслед за появляющимися на экране квадратиками. При этом курсор мыши должен остановиться (зафиксироваться) над квадратиком хотя бы на 0.2 секунды.

Показывается два квадратика: красный — куда нужно вести мышь, и зелёный — то место, куда переместится красный на следующем шаге. Программа и её исходный код доступны на https://github.com/MastaLomaster/CStest

В результате были получены следующие времена перемещения курсора по 25 квадратикам 40×40 пикселов (косвенно более высокая скорость свидетельствует также о большей точности позиционирования):

обычная мышь в руке	28.3 секунды
пульт с гироскопом на голове	36.7 секунды
eViaCam	58,3 секунд
Head Mouse	66,3 секунды
Camera Mouse	48,4 секунды

Скорость набора текста на виртуальной клавиатуре менее показательна. Дело в том, что клавиатура требует, чтобы курсор мыши «зависал» над клавишей в течение продолжительного времени (около секунды). Иначе возможны ложные нажатия. Тем не менее, привожу данные и по набору текста. Я набирал текст «Управление компьютером без помощи рук» и это заняло у меня:

обычная мышь в руке	1 минута 15 секунд
пульт с гироскопом на голове	1 минута 23 секунды
eViaCam	1 минута 31 секунда
Head Mouse	1 минута 44 секунды
Camera Mouse	1 минута 28 секунд

Camera Mouse — мне понравилась меньше всего, из-за того, что курсор у неё не стоит на месте, а дёргается. Но скорость набора текста в ней получилась неплохая.
Использовалась программа, которую я написал для работы с устройством слежения за глазами Tobii REX, а впоследствии модифицировал для поддержки любого устройства, перемещающего курсор по экрану, в том числе аэромыши. Сама программа и её исходный код доступны здесь: https://github.com/MastaLomaster/bkb

Иллюстрация работы программы с устройством слежения за глазами — здесь: https://youtube.com/watch?v=O68C4d2SNC8

С другими устройствами программа работает точно так же, только курсор перемещается не от движения глаз, а, например, от поворота головы с гироскопом.

Стоит ли всё-таки выбрасывать около тысячи рублей за пульт, блок питания, провода, да ещё время терять, если есть бесплатные программы, с которыми тоже можно работать, да ещё к голове ничего цеплять не нужно?

На мой взгляд, использование пульта даёт следующие преимущества:

Быстрая реакция
курсора. вплоть до того, что можно играть в динамичные игры
Предсказуемость
. То есть повернув голову на привычный угол, вы увидите, что курсор переместился на привычное место
Независимость от условий освещения
и вообще от того, что в кадре появились новые лица/предметы.

Ну а решать, конечно, вам.

Игрушка из гироскопа

Сделайте своим детям игрушку – миниатюрную машину на одном колесе, используя игрушечный гироскоп, в этом забавном небольшом проекте и заставьте её поехать по одному рельсу! Все, что вам потребуется – это игрушечный гироскоп (или детали для его сборки), колпачок от подходящего баллончика, который бы соответствовал размерам гироскопа, и некоторые детали и материалы, которые Вы могли бы, вероятно, найти дома или в хозяйственном магазине.

Вы вероятно смотрели мою рубрику Интересные механизмы и видели что такое гироскоп, что он может и какие фокусы выполняют механизмы с его использованием. А теперь Вам предоставляется возможность своими руками изготовить такую же модель.

Изготовление начинается с изготовления донышка корпуса, на которое будут монтироваться электродвигатель гироскопа и батарейный отсек. Электродвигатель миниатюрный от какой-нибудь игрушки или приборчика, на напряжение 3 вольта. Чем больше оборотов он будет развивать – тем лучше. Закрепить его к донышку можно хомутами, стойками или промежуточными дисками, как показано в фильме. Самой проблемной деталью является ротор гироскопа – это должен быть довольно массивный диск с хорошей балансировкой. Где его взять – это подумайте сами. Если его не точно посадить на вал электродвигателя, всю систему будет трясти и машинка скорее всего не удержится. Поэтому отнеситесь к этой операции серьёзно.

Держатель для 2 батареек – от старого плеера, пульта ДУ, часов. Ходовое колесо с желобком – от игрушки, от прибора где есть тросики или ролик блока из хозяйственного магазина. Всё остальное скорее всего найдётся дома.

Рельсом для игрушки из гироскопа является согнутая в кольцо полоска твёрдого материала – металл, пластик. Опоры для рельса найдутся в детском конструкторе.

После сборки проверьте конструкцию на скорость вращения маховика и отсутствие сильного биения, поставьте механизм вертикально, включите питание и запускайте! За счёт возникающего момента от вращения маховика гироскопа – машинка побежит вперёд!

Источник

Как сделать гироскоп

Делать его будем из подручных средств.

Обрезаем стальной стержень нужной длины и затачиваем концы. Так же нужно сделать канавку для нити.

Собираем гироскоп. Ротор должен шевелиться между шурупами совсем чуть-чуть.

Устанавливаем кольцо из проволоки. Готово.

По материалам сайта: sam0delka.ru

(от др.-греч. yupo «круговое вращение» и okoпеw «смотреть») — быстро вращающееся твёрдое тело, основа одноимённого устройства, способного измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило основанное на законе сохранения вращательного момента (момента импульса).

Само название «гироскоп» и рабочий вариант этого устройства придумал в 1852 г. французский ученый Жан Фуко.

Среди механических гироскопов выделяется роторный гироскоп

Для изготовления гироскопа нам понадобится:

1. Кусок ламината; 2. Донышко 2 шт. от консервной банки; 3. Стальная палочка; 4. Пластилин; 5. Гайки или(и) грузила; 6. Два шурупа; 7. Проволока (медная толстая); 8. Поксипол (или др. застывающий клей); 9. Изолента; 10. Нитки (для запуска и кое-чего ещё); 11. А так же инструмент: пила, отвёртка, керн и др…

Инструкция

Имея эти запчасти, мы можем приступить к сбору ротора. Ровно по центру крышек от консервных банок пробиваем дырочки, желательно таким же гвоздем, как и тот, из которого мы будем делать ось ротора. Далее с помощью пластилина крепим гайки на крышке, можно положить больше шести, вес по краю ротора увеличит время его вращения.
Далее делаем ось. Для этого закрепим электродрель в тисках, затянем в нем гвоздь без шляпки и напильником заточим. Так заточка оси будет располагаться максимально близко к центру оси. Заточить необходимо с двух сторон.
Не вынимая заточенную ось из дрели, сделаем желоб для нити, которой будет запускать ротор. На ось прикрепляем крышку с гайками с помощью клея, но не используйте такой, который застывает слишком быстро. Хорошо подойдет «Поксипол». Промажьте гайки этим же клеем.
Теперь самое главное – балансировка. Пока клей сохнет, вам нужно идеально разместить грузы по краю крышки. Включаем дрель (вертикально), если вращающийся ротор бьет в какую-то сторону, то какой-то груз расположен не правильно. Поправляем, пробуем снова. Смазываем гайки сверху и накрываем второй крышкой. На края ротора приклеиваем изоленту. Сушим. Сам ротор готов!
Берем два болта подлиннее, крепим в тиски и пробиваем в них углубления, в которых будет закреплён ротор. Теперь нужно придумать внешнюю рамку. Из ламината вырезаем круг. Лучше заранее прорисовать его циркулем. Сразу прорисуйте вертикальную и горизонтальную линии под углом 90 градусов. Внутри вырезаем круг поменьше, но такой, чтобы туда помещался ротор. По горизонтальным линиям делаем дырочки для болтов друг против друга. Вкручиваем болты. Между ними помещаем ось нашего гироскопа. При этом нельзя затягивать слишком плотно, иначе трение будет гасить скорость вращения, и ничего не получится. Оставьте около 1 мм хода, но так, чтобы гироскоп не вываливался из болтов. Приклеиваем болты к планке, чтобы вибрация не выкрутила их из рамки.
Осталось только установить защиту. Берем толстую проволоку, сгибаем в кольцо. По месту отмеченной горизонтали прикрепляем к нашему изделию. Гироскоп готов. Наматываем ниточку на ось и, резко дергая за нее, проверяем работоспособность.

Самодельный гироскоп

Гироскоп

Само название «гироскоп» и рабочий вариант этого устройства придумал в 1852 г. французский ученый Жан Фуко.

роторный гироскоп

Для изготовления гироскопа нам понадобится:

Общая идея понятна изложена на рисунке:

Приступаем:

Берём ламинат и вырезаем из него 8-ми угольную рамку (на фото она 6-ти угольная). Далее высверливаем в ней 4 дырки: 2 (на концах) по фронту, 2 поперёк (то же на концах), смотри фото. Теперь согнём в кольцо проволоку (диаметр проволоки примерно равен диаметру рамки). Возьмём 2-ва шурупа (болта) и пробьём в них по углублению на концах шилом или керном (на худой конец можно высверлить дрелью).

Нужно собрать главную часть — ротор. Для этого берём 2-ва донышка от консервной банки и делаем в них по дырке в центре. Дырка диаметром должна соответствовать ось-стержню (который мы туда вставим). Чтобы сделать ось-стержень возьмём гвоздь или длинный болт и обрежем по длине, концы надо заточить. Чтобы центровка была лучше, вставим стержень в дрель и как на станке заточим напильником или точильным камнем с 2-х сторон. Хорошо бы ещё сделать канавку на нём для завода ниткой. На один из дисков намажем пластилина, и в него напихаем гаек и грузил (у кого есть стальные кольцо, то это ещё лучше). Теперь соединяем оба диска (по типу бутерброд) и протыкаем их через дырки осью-стержнем. Смазываем всё это дело поксиполом (или другим клеем), вставим наш ротор в дрель и пока поксипол застывает, будем центровать диск (это самая важная часть работы). Баланс должен быть идеальным.

Собираем по картинке, свободный ход ротора вверх-вниз должен быть минимальным (чувствуется, но чуть-чуть).

Однажды я наблюдал разговор двух друзей, точнее подруг:

А: О, знаешь, у меня новый смартфон, в нем есть даже встроенный гироскоп

Б: Аа, да, я тоже скачала себе, поставила гироскоп на месяц

А: Эмм, ты точно уверена, что это гироскоп?

Б: Да, гироскоп для всех знаков зодиака.

Чтобы таких диалогов в мире стало чуть меньше, предлагаем узнать, что такое гироскоп и как он работает.

Гироскоп: история, определение

Гироскоп – прибор, имеющий свободную ось вращения и способный реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором он установлен. При вращении гироскоп сохраняет свое положение неизменным.

Само слово происходит от греческих gyreuо

– вращаться и skopeo

– смотреть, наблюдать. Впервые термин гироскоп был введен
Жаном Фуко
в 1852 году, но изобрели прибор раньше. Это сделал немецкий астроном
Иоганн Боненбергер
в 1817 году.

Представляют собой вращающиеся с высокой частотой твердые тела. Ось вращения гироскопа может изменять свое направление в пространстве. Свойствами гироскопа обладают вращающиеся артиллерийские снаряды, винты самолетов, роторы турбин.

Простейший пример гироскопа – волчок

или хорошо всем известная детская игрушка юла. Тело, вращающееся вокруг определенной оси, которая сохраняет положение в пространстве, если на гироскоп не действуют какие-то внешние силы и моменты этих сил. При этом гироскоп обладает устойчивостью и способен противостоять воздействию внешней силы, что во многом определяется его скоростью вращения.

Например, если мы быстро раскрутим юлу, а потом толкнем ее, она не упадет, а продолжит вращение. А когда скорость волчка упадет до определенного значения, начнется прецессия – явление, когда ось вращения описывает конус, а момент импульса волчка меняет направление в пространстве.

Специализированные самолетные гироскопы

Для применения в самолетах с целью стабилизации крена начали выпускать специализированные гироскопы. От обычных они отличаются тем, что имеют еще один канал внешней команды.

При управлении каждого элерона отдельным серво, самолетчики с компьютерной аппаратурой задействуют функцию флаперонов. Микширование происходит на передатчике. Однако контроллер самолетного гироскопа на модели автоматически определяет синфазное отклонение обоих каналов элеронов и не мешает ему. А противофазное отклонение задействуется в петле стабилизации крена — в ней присутствуют два сумматора и один датчик угловой скорости. Других отличий нет. Если элероны управляются от одного серво, то специализированный самолетный гироскоп не нужен, сгодится и обычный. Самолетные гироскопы делают фирмы Hobbico, Futaba и другие.

Касаясь применения гироскопов на самолете, нужно отметить, что нельзя использовать режим Heading Hold на взлете и посадке. Точнее, в тот момент, когда самолет касается земли. Это потому, что когда самолет находится на земле, он не может накрениться или повернуть, поэтому гироскоп выведет рули в какое-нибудь крайнее положение. А при отрыве самолета от земли (или сразу после посадки), когда модель имеет большую скорость, сильное отклонение рулей может сыграть злую шутку. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать гироскоп на самолетах в стандартном режиме.

В самолетах эффективность рулей и элеронов пропорциональна квадрату скорости полета самолета. При широком диапазоне скоростей, что характерно для сложного пилотажа, необходимо компенсировать это изменение регулированием чувствительности гироскопа. Иначе при разгоне самолета система перейдет в автоколебательный режим. Если же задать сразу низкий уровень эффективности гироскопа, то на малых скоростях, когда он особенно нужен, от него не будет должного эффекта. На настоящих самолетах такое регулирование делает автоматика. Возможно, скоро так будет и на моделях. В некоторых случаях переход в автоколебательный режим органа управления полезен — при очень низких скоростях полета самолета. Многие наверное видели, как на МАКС-2001 «Беркут» С-37 показывал фигуру «харриер». Переднее горизонтальное оперение при этом работало в автоколебательном режиме. Гироскоп в канале крена позволяет делать самолет «несваливаемым на крыло». Подробнее о работе гироскопа в режиме стабилизации тангажа самолетов можно почитать в известной монографии И.В.Остославского «Аэродинамика самолета».

Гироскоп. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Гироскоп – это устройство со свободной осью вращения, способное реагировать на изменение угла ориентирования тела, в котором оно закрепляется. Ключевая особенность прибора в сохранении неизменного положения, что позволяет его использовать как датчик для определения перемещения и поворота объекта, в котором он расположен.

Как устроен и работает гироскоп

В упрощенном варианте изложения принципа работы классического устройства его можно сравнить с обыкновенным детским волчком. Центральный элемент прибора вращается по своей вертикальной оси, при этом он фиксируется в рамке. Последняя способна поворачиваться только по горизонтальной оси. Она закрепляется в еще одной рамке, которая может оборачиваться вокруг третьей оси. Такая конструкция прибора позволяют его центральному элементу всегда находиться в вертикальном положении, вне зависимости от того как будет поворачиваться корпус гироскопа.

Разновидности гироскопов по принципу действия

Конструкцию гироскопа принято разделять на две группы по принципу действия:

Первыми появились механические приборы, от которых и пошло изучение гироскопического эффекта. Однако сфера использования таких устройств ограничена и не позволяет их интегрировать в современную технику, которая нуждается в ориентире для определения положения в пространстве. Вследствие этого появилась оптическая группа гироскопов.

Механические

Данные приборы представляют собой классическую конструкцию. Наиболее ярким представителем данной группы является роторный гироскоп. Он представляет собой быстро вращающееся твердое тело. Его ось вращения может свободно изменять свою ориентацию в пространстве. Во время работы устройства скорость вращения его центрального элемента значительно превышает обороты по другим осям. Благодаря этому роторный прибор способен сохранять направление оси вращения даже при воздействии на корпус устройства внешних сил. При попытке переместить прибор наблюдается эффект сопротивления.

Роторные устройства не используются как датчики, а являются стабилизирующим элементом для различных конструкций и механизмов. По данному принципу изготовляется спортивный кистевой гироскопический тренажер. Такой прибор представляет собой шар, внутри которого располагается гироскопический элемент со своей осью вращения.

Акселерометр и гироскоп MPU6050

Прежде чем приступить к рассмотрению модуля гироскопа и акселерометра, думаю, будет не лишним коротко разобраться что это такое. Гироскоп представляет собой устройство, реагирующее на изменение углов ориентации контролируемого тела. В классическом представлении это какой-то инерционный предмет, который быстро вращается на подвесах.

Как результат вращающийся предмет всегда будет сохранять свое направление, а по положению подвесов можно определить угол отклонения. На самом же деле электронные гироскопы построены по другой схеме и устроены немного сложнее (вращающийся волчок впихнуть в микросхему было бы не просто).

Акселерометр — это устройство, которое измеряет проекцию кажущегося ускорения, то есть разницы между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением. На простом примере такая система представляет собой некоторую массу, закрепленную на подвесе, обладающим упругостью (пружина для хорошего примера).

Так вот если такую систему повернуть под каким-то углом, или бросить, или предать линейное ускорение, то упругий подвес отреагирует на движение под действием массы и отклонится и вот по этому отклонению определяется ускорение.

Таким образом, гироскоп реагирует на изменение в пространстве независимо от направление движения, с помощью акселерометра же может измерять линейные ускорения предмета, а так же и искусственно рассчитываемое расположение предмета в пространстве. Каждое устройство имеет свои достоинства и недостатки.

Микросхема MPU6050 содержит на борту как акселерометр, так и гироскоп, а помимо этого еще и температурный сенсор. MPU6050 является главным элементом модуля GY-531.

Помимо этой микросхемы на плате модуля расположена необходимая обвязка MPU6050, в том числе подтягивающие резисторы интерфейса I2C, а также стабилизатор напряжения на 3,3 вольта с малым падением напряжения (при питании уже в 3,3 вольта на выходе стабилизатора будет 3 ровно вольта) с фильтрующими конденсаторами.

Ну и бонусом на плате распаян SMD светодиод с ограничивающим резистором как индикатор питающего напряжения. Размер платы модуля GY-521 10 х 20 мм.

Схема модуля представлена ниже (номиналы могут немного отличаться в разных версиях модуля):

Характеристики MPU6050:

напряжения питания 2,375 — 3,46 вольт
потребляемый ток до 4 мА
интерфейс передачи данных — I2C
максимальная скорость I2C — 400 кГц
вход для других датчиков I2C
внутренний генератор на 8 МГц (вне модуля возможность подключить внешний кварцевый резонатор на 32,768 кГц или 19,2 МГц)

Нужно отметить возможность MPU6050 работать в мастер режиме I2C для AUX выводов, к которым можно подключить еще один внешний датчик (например магнитометр). Честно говоря, я не понимаю для чего это вообще нужно, если проще подключать дополнительные датчики к общей шине I2C микроконтроллера.

Функции MPU6050:

трех осевой MEMS гироскоп с 16 битным АЦП
трех осевой MEMS акселерометр с 16 битным АЦП
Digital Motion Processor (DMP)
slave I2C для подключения к микроконтроллеру
master I2C для подключения к микросхеме дополнительного датчика
регистры данных датчиков
FIFO
прерывания
температурный сенсор
самопроверка гироскопа и акселерометра
регистр идентификации устройства

Внешний вид модуля GY-521:

В комплекте идут штыревые соединения угловые и прямые. Припаян был прямой штыревой разъем.

Данные измерений датчиков можно считывать как из регистров хранения, так и пользоваться функциями FIFO.

Имеется отдельный регистр под названием Who am I, значение, записанное в этом регистре постоянно и его можно только считать, можно использовать как идентификатор устройства, значение в регистре 104 или 0х68.

Отдельным выводом является выход прерываний, который настраивается регистрами настройки под определенные события.

Датчики гироскопа и акселерометра изготовлены как MEMS (микроэлектромеханическая система) — внешнее воздействие на датчик сначала изменяет состояние механической части, затем изменение состояния механической части приводит к изменению сигнала электрической части.

Одним словом в одном корпусе собрана не только электроника, но и механика. В микросхеме MPU6050 содержится сразу два MEMS датчика, производитель утверждает, что их взаимное воздействие друг на друга сведено к минимуму. Ну что же, совсем не плохо за цену готового модуля порядка 2 уе.

Между прочим эти модули можно приобрести на торговых площадках aliexpress или ebay.

Разберемся как можно использовать датчики акселерометра и гироскопа. Температурный датчик трогать даже не будем — данные о температуре прочитали, перевели в человеческие значения и наслаждаемся. Гироскоп выдает значения мгновенной угловой скорости с разрешением, заданным в настройках, например 2000 градусов в секунду.

Если прошить микроконтроллер и смотреть на получаемые данные, то увидим только нули. Если начать крутить датчик, то получим мгновенные значения угловой скорости. Заметьте, что скорость мы получаем в градусах в секунду, а это значит, что линейные скорости не влияют на эти показания — показания будут изменяться только при повороте датчика в пространстве.

Далее с помощью этих данных можно получить ориентацию объекта в пространстве. Для этого нужно получить мгновенное значение угловой скорости и умножить его на промежуток времени между опросами датчика гироскопа.

Пример разрешение 2000 градусов в секунду, промежуток между опросами датчика 0,1 секунда, значение мгновенной скорости 300, значит 300*0,1=30 — за это время ось гироскопа была повернута на 30 градусов. Далее каждое полученное значение нужно сложить с предыдущим.

Если ось двигалась в одном направлении — значение 30 градусов, если в другом, то -30, таким образом, при возвращении датчика в исходное положение всегда (в идеале) будет 0, при отклонении от исходного положения, при выполнении вышеописанных действий, получим угол отклонения. Обрабатывая углы трех осей гироскопа можно получить ориентацию объекта в пространстве.

Таким образом, при интегрировании состояния угла положения, также интегрируется и погрешность — при длительном использовании можно получить уже абсолютно неправильные значения. Поэтому часто гироскоп используют в паре с акселерометром, образуя в простом варианте альфа-бета фильтр или комплементарный фильтр.

С акселерометром все проще. Измеряя ускорения трех осей датчика можно получить данные, преобразуя их с помощью геометрии, по которым можно также получить ориентацию объекта в пространстве.

Помимо этого акселерометр измеряет линейные ускорения, то есть ориентация объекта может искажаться при движении датчика в линейных направлениях. Также с помощью акселерометра можно определять движение объекта или его столкновение.

Например детектировать падение объекта или толчок о преграду, чтобы обходить это.

Данные от акселерометра получаем всегда достаточно точные, то есть нуль всегда остается нулем ни при каких воздействиях (имеется ввиду не зависит ни от времени, ни от характера воздействия), однако недостаток кроется в том, что данные идут шумом в некотором диапазоне данных, то есть до десятых долей градуса точно измерять угол не получится. Зато исходя из экспериментальных данных, точность до целых значений градуса держится вполне стабильно. Не забываем про влияние линейных ускорений.

Если датчик приобрели, можно переходить к рассмотрению внутренностей модуля, а именно главного элемента — микросхемы MPU6050. Информация хранится в регистрах микросхемы, которых более 100 (!). И вот тут то и кроется огромный подводный камень.

Виды гироскопов

Существует множество видов гироскопов: двух

и трехстепенные

(разделение по степеням свободы или возможным осям вращения),
механические
,
лазерные
и
оптические
гироскопы (разделение по принципу действия).

Рассмотрим самый распространенный пример — механический роторный гироскоп

. По сути это волчок, вращающийся вокруг вертикальной оси, которая поворачивается вокруг горизонтальной оси и в свою очередь закреплена в еще одной раме, поворачивающейся уже вокруг третьей оси. Как бы мы не поворачивали волчок, он всегда будет находится именно в вертикальном положении.

Применение гироскопов

Благодаря своим свойствам гироскопы находят очень широкое применение. Они используются в системах стабилизации космических аппаратов, в системах навигации кораблей и самолетов, в мобильных устройствах и игровых приставках, а также в качестве тренажеров.

Интересует, как такой прибор может поместиться в современный мобильный телефон и зачем он там нужен? Дело в том, что гироскоп помогает определить положение устройства в пространстве и узнать угол отклонения. Конечно, в телефоне нет непосредственно вращающегося волчка, гироскоп представляет собой микроэлектромеханическую систему (МЭМС), содержащую микроэлектронные и микромеханические компоненты.

Как это работает на практике? Представим, что вы играете в любимую игру. Например, гонки. Чтобы повернуть руль виртуального автомобиля не нужно нажимать никаких кнопок, достаточно лишь изменить положение своего гаджета в руках.

Эта самоделка будет интересна, в первую очередь, маленьким детям. Особенно, если собирать ее вместе. А вообще изготовление роторного гироскопа из подручных средств — это отличный способ весело и с пользой провести свободное время. Несмотря на визуальную сложность всей конструкции, сделать ее очень просто, ведь, по сути, гироскоп — это обычный волчок, только с «секретом».

Впрочем, сам принцип работы гироскопа также довольно прост: маховик вращается по часовой стрелке вокруг своей оси, которая, в свою очередь, сопряжена с кольцом и совершает вращательные движения в горизонтальной плоскости. Это кольцо жестко закреплено в другом кольце, поворачивающемся вокруг третьей оси. Вот и весь секрет.

Типичные гироскопы и алгоритмы их работы

Наиболее известными производителями гироскопов на сегодняшний день являются фирмы Futaba , JR-Graupner , Ikarus , CSM , Robbe , Hobbico и т.д.

Теперь рассмотрим режимы работы, которые используются в большинстве выпускаемых гироскопов (всякие необычные случаи рассмотрим потом отдельно).

Гироскопы со стандартным режимом работы

В этом режиме гироскоп демпфирует угловые перемещения модели. Такой режим достался нам в наследство от механических гироскопов. Первые пьезогироскопы отличались от механических в основном датчиком. Алгоритм работы остался неизменным. Суть его сводится к следующему: гироскоп измеряет скорость поворота и выдает коррекцию к сигналу с передатчика, чтобы замедлить вращение, насколько это возможно. Ниже дается пояснительная блок-схема.

Как видно из рисунка, гироскоп пытается подавить любое вращение, в том числе и то, которое вызвано сигналом с передатчика. Чтобы избежать такого побочного эффекта, желательно на передатчике задействовать дополнительные микшеры, чтобы при отклонение ручки управления от центра, чувствительность гироскопа плавно уменьшалась. Такое микширование может быть уже реализовано внутри контроллеров современных гироскопов (чтобы уточнить, есть оно или нет — посмотрите характеристики устройства и руководство по эксплуатации).

Регулировка чувствительности реализуется несколькими способами:

Дистанционная регулировка отсутствует. Чувствительность задается на земле (регулятором на корпусе гироскопа) и не меняется во время полета.
Дискретная регулировка (dual rates gyro). На земле задается два значения чувствительности гироскопа (двумя регуляторами). В воздухе можно выбирать нужное значение чувствительности по каналу регулирования.
Плавная регулировка. Гироскоп выставляет чувствительность пропорционально сигналу в регулирующем канале.

В настоящее время практически все современные пьезогироскопы имеют плавную регулировку чувствительности (а о механических гироскопах можно уже смело забыть). Исключение составляют только базовые модели некоторых производителей, где чувствительность устанавливается регулятором на корпусе гироскопа. Дискретная регулировка необходима только с примитивными передатчиками (где нет дополнительного пропорционального канала или нельзя выставить длительности импульсов в дискретном канале). В этом случае в канал регулирования гироскопа можно включить небольшой дополнительный модуль, который будет выдавать заданные значения чувствительности в зависимости от положения тумблера дискретного канала передатчика.

Если говорить о достоинствах гироскопов, реализующих только «стандартный» режим работы, то можно отметить, что:

Такие гироскопы имеют довольно низкую цену (вследствие простоты реализации)
При установке на хвостовую балку вертолета, новичкам проще выполнять полеты по кругу, так как за балкой можно особенно не следить (балка сама разворачивается по ходу движения вертолета).

Недостатки:

В недорогих гироскопах термокомпенсация сделана недостаточно хорошо. Необходимо вручную выставлять «ноль», который может сместиться при изменении температуры воздуха.
Приходится применять дополнительные меры по устранению эффекта подавления гироскопом управляющего сигнала (дополнительное микширование в канале управления чувствительности или увеличение расхода рулевой машинки).

Вот довольно известные примеры описанного типа гироскопов:

При выборе рулевой машинки, которая будет подключаться к гироскопу, следует отдавать предпочтение более быстрым вариантам. Это позволит добиться большей чувствительности, без риска, что в системе возникнут механические автоколебания (когда из-за перерегулирования рули начинают сами двигаться из стороны в сторону).

Гироскопы с режимом удержания направления

В этом режиме стабилизируется угловое положение модели. Для начала маленькая историческая справка. Первой фирмой, которая сделала гироскопы с таким режимом, была CSM. Режим она назвала Heading Hold. Поскольку название было запатентовано, другие фирмы стали придумывать (и патентовать) свои собственные названия. Так возникли марки «3D», «AVSC» (Angular Vector Control System) и другие. Такое многообразие может повергнуть новичка в легкое замешательство, но на самом деле, никаких принципиальных различий в работе таких гироскопов нет.

И еще одно замечание. Все гироскопы, которые имеют режим Heading Hold, поддерживают также и обычный алгоритм работы. В зависимости от выполняемого маневра, можно выбирать тот режим гироскопа, который больше подходит.

Итак, о новом режиме. В нем гироскоп не подавляет вращение, а делает его пропорциональным сигналу с ручки передатчика. Разница очевидна. Модель начинает вращаться именно с той скоростью, с которой нужно, независимо от ветра и других факторов.

Посмотрите блок-схему. По ней видно, что из управляющего канала и сигнала с датчика получается (после сумматора) разностный сигнал ошибки, который подается на интегратор. Интегратор же меняет сигнал на выходе до тех пор, пока сигнал ошибки не будет равен нулю. Через канал чувствительности регулируется постоянная интегрирования, то есть скорость отработки рулевой машинки. Разумеется, вышеприведенные объяснения весьма приблизительны и обладают рядом неточностей, но ведь мы собираемся не делать гироскопы, а применять их. Поэтому нас гораздо больше должны интересовать практические особенности применения подобных устройств.

Достоинства режима Heading Hold очевидны, но хочется особо подчеркнуть плюсы, которые проявляются при установке такого гироскопа на вертолет (для стабилизации хвостовой балки):

на вертолете начинающий пилот в режиме висения может практически не управлять хвостовым винтом
отпадает необходимость в микшировании шага хвостового винта с газом, что несколько упрощает предполетную подготовку
триммирование хвостового винта можно производить без отрыва модели от земли
становится возможным выполнение таких маневров, которые раньше были затруднены (например, полет хвостом вперед).

Для самолетов применение данного режима тоже может быть оправдано, особенно на некоторых сложных 3D-фигурах вроде «Torque Roll».

Вместе с тем следует отметить, что каждый режим работы имеет свои особенности, поэтому использование Heading Hold везде подряд не является панацеей. При выполнении обычных полетов на вертолете, особенно новичками, использование функции Heading Hold может привести к потере управления. Например, если не управлять хвостовой балкой при выполнении виражей, то вертолет опрокинется.

В качестве примеров гироскопов, которые поддерживают режим Heading Hold, можно привести следующие модели:

Переключение между стандартным режимом и Heading Hold производится через канал регулировки чувствительности. Если менять длительность управляющего импульса в одну сторону (от средней точки), то гироскоп будет работать в режиме Heading Hold, а если в другую — то гироскоп перейдет в стандартный режим. Средная точка — когда длительность канального импульса равна примерно 1500 мкс; то есть, если бы мы подключили на этот канал рулевую машинку, то она установилась бы в среднее положение.

Отдельно стоит затронуть тему применяемых рулевых машинок. Для того, чтобы добиться максимального эффекта от Heading Hold, нужно ставить рулевые машинки с повышенной скоростью работы и очень высокой надежностью. При повышении чувствительности (если скорость отработки машинки позволяет), гироскоп начинает перекладывать сервомеханизм очень резко, даже со стуком. Поэтому машинка должна иметь серьезный запас прочности, чтобы долго прослужить и не выйти из строя. Предпочтение стоит отдавать так называемым «цифровым» машинкам. Для самых современных гироскопов разрабатывают даже специализированные цифровые сервомашинки (например, Futaba S9251 для гироскопа GY601). Помните, что на земле, из-за отсутствия обратной связи от датчика вражений, если не принять дополнительных мер, то гироскоп обязательно выведет рулевую машинку в крайнее положение, где она станет испытывать максимальную нагрузку. Поэтому если в гироскоп и рулевую машинку не встроены функции ограничения хода, то рулевая машинка должна уметь выдерживать большие нагрузки, чтобы не выйти из строя еще на земле.

Гироскоп как сделать своими руками – Гироскоп своими руками – 11 Ноября 2013 – Механика самоделки – Самоделкин – сделай сам своими руками

Роторный гироскоп своими руками | all-he

Как сделать гироскоп

Процесс изготовления роторного механического гироскопа

Как сделать самодельный гироскоп своими руками в домашних условиях, чертеж

Похожие статьи

Популярные статьи

Самодельный гироскоп

Смотри Как сделать гироскоп из HDD своими руками/How to make a DIY gyroscope made from HDD онлайн

Собираем VR очки с трекингом головы на базе RTD2660

ƒ↓ — Попытка сделать гироскоп на «скорую руку»

About SterAK

как сделать гироскоп своими руками видео Видео YouTube

Управление компьютером без рук (гироскоп мне в темя!)

Переделка шаг за шагом

А стоит ли овчинка выделки?

Игрушка из гироскопа

Как сделать гироскоп

Инструкция

Гироскоп: история, определение

Специализированные самолетные гироскопы

Гироскоп. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Как устроен и работает гироскоп

Разновидности гироскопов по принципу действия

Конструкцию гироскопа принято разделять на две группы по принципу действия:

Механические

Акселерометр и гироскоп MPU6050

Виды гироскопов

Применение гироскопов

Типичные гироскопы и алгоритмы их работы

Гироскопы со стандартным режимом работы

Гироскопы с режимом удержания направления