Что такое гироскоп в телефоне и для чего он нужен

Ремонт гироскопа и акселерометра в телефоне

By admin Новости

На сегодня обычный используемый нами мобильный телефон уже полностью перешел в новый более продвинутый разряд смартфона. И не зря он называется умным, ведь на его функциональность теперь влияют не только нажатия пальцев самих пользователей, но и другие факторы пространства его использования. Например, положение мобильного телефона в руках владельца, угол его наклона, расположение и т.п. И сейчас мы хотим познакомить Вас именно с теми элементами телефона, которые за это все отвечают. Обобщенно их называют сенсорами и датчиками, и выделяют среди них Проксимити Сенсор, Световой Сенсор, Акселерометр и Гироскоп. О двух последних и пойдет речь в данной статье.

Акселерометр и гироскоп: что это за устройства и зачем они нужны?

Итак, коротко расскажем отдельно о каждом из этих устройств.

Акселерометр или G-сенсор – это мини-устройство, которое реагирует на ускорение Вашего гаджета и определяет угол его наклона. Благодаря этому датчику определенные программы получают информацию об изменении положения Вашего планшета или телефона и соответствующе реагируют на нее. Именно исходя из информации акселерометра, изображение на Вашем смартфоне поворачивается в соответствии с поворотами Вашего устройства на 90 градусов. Еще он помогает телефону правильно отмасштабировать страницы в браузере при повороте, обновить список Bluetooth при встряхивании устройства и даже измерить количество шагов, пройденных Вами за день.

Гироскоп или гиродатчик – это также небольшое приспособление, которое отслеживает ориентацию устройства в пространстве  и его перемещение. Все его возможности еще не до конца освоены в смартфонах. Общая история использования такого устройства берет свое начало еще в 19 веке с морского флота. Дальнейшее его использование распространилось и в сферу авиации, а уже позже – мобильной телефонии. Такой мини-датчик в мобильном телефоне или планшете помогает учесть более точное положение устройства, например, его наклоны и крены. Это повышает даже реалистичность игр, которые используют для своего управления движения устройства.

Впервые гироскоп в свою конструкцию включила компания Apple с началом производства iPhone 4. Следом  за ними он появился в конструкциях всего нескольких телефонов, но на 2011 год его работу можно было наблюдать уже в более 50 моделях смартфонов и планшетов. Но, как Вы сами догадались, лучше всего два вышеописанных мини-устройства действуют в тандеме.

Примеры совместной работы гироскопа и акселерометра

1. Уже названный игровой процесс. Благодаря этим устройствам Вы можете управлять виртуальным автомобилем в гонках простыми движениями и встряхиваниями своего устройства.
2. Синхронизация стандартных программ с работой данных датчиков. Например, в некоторых телефонах простой калькулятор может менять набор своих клавиш при повороте. В обычной вертикальной ориентации экрана Вам выдаются самые простые привычные клавиши, но при смене на горизонтальную раскладку данный набор кнопок расширяется и отображает тригонометрические или логарифмические функции.
3. Расширенные функции музыкального проигрывателя. Наблюдается в iPhone, iPad, iPod и многих других моделях телефонов и планшетов. То есть, в портретной ориентации дисплея Вы видите стандартный список песен, авторов или альбомов, но при повороте – сможете полистать обложки проигрываемых альбомов.
4. Работа карт определения местности. Именно благодаря данным датчикам Ваша карта не просто автоматически отображает тот кусочек местности, на которой Вы находитесь в данный момент, но и поворачивает его в соответствии с Вашими поворотами.

Сбои в работе данных устройств

Теперь Вы знаете о принципах работы и пользе вышеонисанных мини-датчиков. Поэтому поймете, если сбои будут связаны именно с их работой. Например, начнут некорректно считаться Ваши шаги, экран перестанет поворачиваться после поворота устройства или, наоборот, станет поворачивается самопроизвольно. При таком поведении планшета или телефона Вы можете сделать следующее:

• Попытаться откалибровать акселерометр. Для этого, как правило, используется программа GPS Status
• Проверить свое программное обеспечение и удалить некорректно работающее ПО
• Обратиться в сервисный центр, где мастера быстро определят причину неполадок и качественно ее устранят в короткие сроки

Если при прочтении данной статьи Вы поняли, что сбои в Вашем планшете / телефоне связаны именно с гироскопом или акселерометром и выбрали третий вариант из вышеперечисленных действий, предлагаем Вам посетить сервисный центр ITKey. Здесь Вы сможете проконсультироваться по работе данных мини-датчиков и исправить сбои, возникнувшие по каким-либо из причин.

Гироскоп в телефоне — что это и для чего нужен

Гироскоп в телефоне — что это? Если вы также задаетесь этим вопросом, как и многие пользователи, то эта статья для вас. В ней мы поговорим о том, что такое гироскоп в смартфоне, зачем он нужен, и как узнать есть ли данный прибор на вашем устройстве.

Что такое гироскоп

Современные смартфоны снабжены целым рядом различных датчиков. Практически каждое устройство оснащено регулятором освещения, движения, приближения. Кроме этих приборов большинство современных телефонов имеют на своем борту акселерометр, который способен реагировать на перемещение смартфона в двух- или же трехмерной плоскости. Тем не менее для того, чтобы мобильный девайс мог полноценно ориентироваться в пространстве, в нем должен быть установлен гироскоп.

Гироскоп в телефоне – это микроэлектромеханическая система, которая способна превращать угловые скорости в электрические сигналы. Проще говоря, это прибор, благодаря которому можно определить, на сколько градусов телефон наклонился относительно оси. Гироскоп представлен в современных смартфонах в виде небольшого чипа. Как правило, размер прибора составляет пару миллиметров, а то и меньше.

Зачем нужен гироскоп

Что такое гироскоп в телефоне разобрались, но для каких целей он используется? Этот прибор имеет целый ряд применений. Чаще всего датчик ориентации используют в игровой индустрии. На просторах Плэй Маркета можно найти кучу приложений, которые основаны на использовании гироскопа. Гонки, шутеры, симуляторы – благодаря датчику ориентации эти игры становятся реалистичнее и интереснее.

Кроме этого, гироскопы получили широкое применение в области GPS-навигации. Благодаря данному прибору карты стали по-настоящему интерактивными. Теперь навигационные приложения отслеживают не только ваше месторасположение, но и поворот тела. К примеру, если вы стоите лицом к лесу, то это обязательно отобразиться на карте. Если же вы измените положение своего тела на 180 градусов, то соответствующие изменения произойдут и в навигационном приложении. Те, кто хоть раз пользовались сервисами по типу Google Maps, понимают, что благодаря гироскопу ориентироваться на местности становиться значительно легче.

Порой разработчики привязывают к гироскопу определенный функционал. К примеру, в некоторых моделях чтобы ответить на звонок или же перелистнуть страницу электронной книжки достаточно слегка встряхнуть телефон. А в некоторых случаях гироскоп отвечает за активацию функции Bluetooth.

Есть ли гироскоп на телефоне?

Чтобы определить есть ли гироскоп на вашем телефоне достаточно взглянуть на характеристики устройства. Просто вбейте в Гугл название своего смартфона и почитайте его технические параметры. Если же вы не знаете какая у вас модель телефона, то в таком случае есть альтернативный способ. Проверить наличие гироскопа на телефоне можно, воспользовавшись специальными мобильными утилитами. Благо, на просторах Плэй Маркета подобных программ пруд пруди. Рассмотрим же как проверить гироскоп через Gyroscope Test:

1. В Плэй Маркете скачайте и установите приложение Gyroscope Test. Данная программа распространяется совершенно бесплатно.
2. После того как утилита установится на ваш смартфон, запустите ее. Программа запросит доступ к куки файлам. Предоставляем приложению эти данные.
3. Затем мобильная утилита проанализирует приборы, которые установлены на вашем телефоне. После этого приложение подготовит отчет. С его помощью вы можете узнать есть ли на вашем устройстве гироскоп.

Для кого он нужен

Гироскоп является универсальным датчиком, так как его наличие намного упрощает использование телефона даже для самого неопытного пользователя. Однако кому этот датчик важнее всего, так это геймерам.

Геймером называется человек, специализирующийся на компьютерных играх. Именно с помощью гироскопа игры приобретают абсолютно иное качество.

С помощью такого устройства любые действия на дисплее становятся более точными и реальными. Поэтому гиродатчик просто необходим для следующих видов игр, где нужно применить быстроту и ловкость:

1. Гонки. В данном случае нужно быстро повернуть руль или сделать другой резкий маневр.
2. Стрелялки. В таких играх необходимо своевременно успеть навести прицел.
3. Стимуляторы. Здесь необходимо совершать прыжки, а также увеличивать или сбавлять скорость движения.

Кроме того, смартфон со встроенным гироскопом является более удобным даже для обычного пользователя.

Где еще используют прибор?

Гироскоп очень важен для самолетостроения. Его работа детально изучается пилотами, однако нам, простым пассажирам, понятно, что в небе самолет ориентируется именно благодаря этому прибору.

С его помощью выполняется:

• Работа автопилота;
• Маневрирование в воздухе;
• Взлет и посадка.

Все это обусловлено работой гироскопа.

В подводных лодках аппарат позволяет определить:

1. Курс судна;
2. Равновесие или баланс корпуса.

Также такие приборы используются в космонавтике, где ориентироваться по визуальным и тактильным ощущениям невозможно.

Велико место прибора в робототехнике. Благодаря его функциям могут отслеживаться изменения положения в пространстве различных предметов, например, головы или тела робота. Является основным и самым важным устройством в гироскутере.

Таким образом, гироскоп – крайне важный предмет для наукоемких производств, военно-промышленного комплекса и бытовой жизни каждого человека. Он намного облегчает нам жизнь и делает ее интереснее, а для науки является ценнейшим навигационным прибором.

Что такое гироскоп и для чего он нужен, принцип работы

Начнем с того, что гироскоп – это механическое или электромеханическое устройство, способное определять собственный угол наклона относительно земной поверхности. Если сравнивать его с другими подобными устройствами, изобретен он был относительно поздно, а именно в 1817 году. Основной элемент конструкции гироскопа представляет собой вращающийся вокруг вертикальной оси ротор-волчок, причем его ось может изменять положение в пространстве, а скорость вращения волчка значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Благодаря этому волчок всегда сохраняет свое положение независимо от действующих на него извне сил, в чём и заключается весь принцип работы гироскопа.

Первоначально это нехитрое устройство использовалось в качестве учебного пособия. Практическое применение ему нашли только спустя 60 лет, когда инженер Обри додумался устанавливать его в торпеды для стабилизации их курса. Сегодня это полезное изобретение, будучи многократно усовершенствованным, широко применяется в самых разных механизмах. Для точного определения положения в пространстве гироскопы используются в морских судах, самолетах, космических аппаратах, ракетах, симуляторах, радиоуправляемых устройствах вроде квадрокоптеров и, конечно же, в смартфонах.

Термины

• Вращательный момент – вращательный эффект силы, измеряемый в ньютонах на метр.
• Правило правой руки – направление для угловой скорости ω и момента L, на который указывает большой палец правой руки, когда вы зажимаете пальцы в направлении вращения.
• Универсальный шарнир – устройство для приостановки чего-либо (например, корабельного компаса, чтобы он оставался на уровне).

Гироскоп – устройство для измерения или поддержания ориентации, основывающееся на принципах углового момента. Это вращающееся колесо или диск, чья ось выступает свободной для любой ориентации. Она практически фиксирована, потому что установка в универсальном шарнире сводит внешний вращательный момент к минимуму.

Полтора века гироскопии

В то время как устройство акселерометров принципиально не менялось с момента их создания, гироскопы за последние сто пятьдесят лет прошли в своем развитии четыре больших этапа принципиальных преобразований, каждый из которых непосредственно связан с историей развития физики и технологий.

Столь длительный цикл не случаен. Создание гироскопов, их доведение до уровня промышленных образцов — это длинный путь, двадцать, а то и тридцать лет. Не приходится ожидать, что кто-то вдруг придумает новый тип гироскопа, тут же запустит его в производство и всех опередит. Цикл жизни таких изделий тоже очень длинный: затраты на их разработку очень велики, и, пока они не окупятся, никто и не будет спешить что-то менять в системах, где они используются. А предшествующая разработка теоретических основ гироскопии потребовала еще больше времени.

Этот гирокомпас использовался во Второй мировой войне для управления полетом ракет «Фау-2»

Фотография: gettyimages.ru

Первый этап — это классический механический гироскоп, который был изобретен французским физиком Жаном Бернаром Леоном Фуко в середине XIX века. Первые промышленные образцы появились в конце XIX века — австрийский инженер Людвиг Обри применил гироскоп для стабилизации курса торпеды.

Хотя детская игрушка — волчок, изучение поведения которого легло в основу теории гироскопов, — известна с древнейших времен, создание гироскопа стало возможным только после серьезного развития классической механики и ее математического аппарата, что заняло значительную часть XVIII и XIX веков. В основу теории гироскопов легли труды многих величайших ученых — от Ньютона и Эйлера до Ковалевской и Жуковского. Одновременно, во многом на основе тех же теоретических достижений, развивались технологии точной обработки металлов, появилось современное металлорежущее оборудование, без которого изготовление гироскопов невозможно.

Второй этап развития гироскопии — это кольцевые лазерные гироскопы (КЛГ). Их создание стало возможным только после длительного периода развития квантовой электроники, занявшего почти весь ХХ век. В ее основе лежат труды творцов современной физики, начиная с Эйнштейна и заканчивая создателями первых квантовых генераторов — Прохоровым, Басовым, Таунсом. В нашей стране их начали разрабатывать еще в 1970-е, а пик применения — это уже 2000 годы. Создание лазерных гироскопов стало возможным благодаря появлению прецизионных методов механической и физической обработки различных материалов, в первую очередь зеркальных стекол. Шероховатость их поверхности — пять ангстрем — это уже на уровне размера атома. А радиус кривизны такого зеркала составляет семь метров при размере два сантиметра.

 Изобретение гироскопа стало результатом изучения поведения древнейшей детской игрушки — волчка

Третий этап развития гироскопии, пик которого приходится на наше время, — это использование в системах навигации волновых твердотельных гироскопов (ВТГ). На их примере можно видеть спираль развития гироскопов, что называется, в натуральном виде: от механического гироскопа через оптико-электронный, снова к механическому, основанному на другом принципе (он описан ниже). Этот принцип был разработан уже в конце ХIX века, создание самих гироскопов стало возможным благодаря переходу на следующий этап развития средств обработки различных материалов, того же стекла. Ведь точность обработки резонаторов ВТГ достигает одного микрона. Но и этой точности для работы ВТГ недостаточно. Приходится проводить его дополнительную ионоплазменную балансировку с точностью до десятков ангстрем. К механической обработке добавилась физическая.

Наконец, четвертый этап развития гироскопии — это появление микроэлектромеханических систем, МЭМС, физические принципы работы которых такие же, как и у больших гироскопов, но изготавливаются они на основе технологий обработки кремния — тех же самых, что используются при изготовлении микросхем и сверхбольших интегральных схем (СБИС). В 1964 году компания Westinghouse выпустила первую серийную МЭМС — резонансный затворный транзистор. А английская компания Silicon Sensing произвела первый МЭМС-гироскоп в 1985 году. В переплетении спиралей развития физики и технологий механической обработки материалов появилась спираль электронных технологий.

2.1 Применение гироскопов в технике

Свойства гироскопа используются в приборах — гироскопах,
основной частью которых является быстро вращающийся ротор, который имеет
несколько степеней свободы. Гироскопы, у которых центр масс совпадает с центром
подвеса O, называются астатическими, в противном случае — статическими
гироскопами. Для обеспечения вращения ротора гироскопа с высокой скоростью
применяются специальные гиромоторы. Для управления гироскопом и снятия с него
информации используются датчики угла и датчики момента. Гироскопы используются
в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас), так и в
системах ориентации и стабилизации космических аппаратов. При использовании в
гировертикали показания гироскопа должны корректироваться маятником, так как из
за суточного вращения земли и ухода гироскопа, происходит отклонение от истиной
вертикали. Кроме того, в механических гироскопах может использоваться смещение
его центра масс, которое эквивалентно непосредственному воздействию маятника на
гироскоп.

Рисунок 2.1. — Схема простейшего механического гироскопа в
карданном подвесе

Большое применение находят гироскопические
приборы для автоматического управления движением самолетов и кораблей. Для
поддержания заданного курса корабля служит «авторулевой», а самолета — «автопилот»..В приборе «авторулевой» применен свободный гироскоп с большим
собственным моментом импульса и малой силой трения в местах карданова подвеса.
Направление движения корабля задается направлением оси свободного гироскопа.
При любых отклонениях корабля от курса, ось гироскопа сохраняет свое прежнее
пространственное направление, а карданов подвес поворачивается относительно
корпуса корабля. Поворот рамы карданова подвеса отслеживается при помощи
специальных устройств которые выдают команды автоматам на поворот руля и
возвращение корабля на заданный курс.

«Автопилот» снабжен двумя гироскопами. У одного из них ось располагают
вертикально и в таком положении раскручивают гироскоп. Вертикально
расположенная ось гироскопа задает горизонтальную плоскость. Ось второго
гироскопа располагают горизонтально, ориентируя ее вдоль оси самолета. Этот
гироскоп постоянно «знает» курс самолета. Оба гироскопа дают соответствующие
команды механизмам управления, поддерживающим полет самолета по заданному
курсу. В настоящее время автопилотами оборудованы все современные самолеты,
предназначенные для длительных полетов

Гироскоп служит важной составной частью
в системах управления космических аппаратов

Гироскопы применяют так же в системах навигации.
Инерциальная навигация относится к такому способу определения местоположения в
пространстве, при котором не используются данные каких-либо внешних источников.
Все чувствительные элементы находятся непосредственно на борту транспортного
средства. Инерциальные измерители линейных ускорений — акселерометры
установлены на так называемой гиростабилизированной платформе. Эта платформа,
используя свойства гироскопа — сохранять неизменной ориентацию своей оси в
пространстве, обеспечивает строго горизонтальное положение осей чувствительности
акселерометров. Измеренные ускорения дважды интегрируются, и, таким образом,
получается информация о приращении местоположения подвижного объекта.
Объединенные общей задачей определения координат подвижного объекта, гироскопы
и акселерометры образуют инерциальную навигационную систему. Помимо этой задачи
она поставляет
информацию об угловой ориентации объекта: углах крена, тангажа и рыскания и о
скорости объекта.

Другой класс — бесплатформенные отличаются тем,
что плоскость горизонта в них реализована математически, используя данные
гироскопов и акселерометров. В этих системах могут быть использованы лазерные и
волоконно-оптические гироскопы. Здесь нет вращающихся частей, а об угловой
скорости судят по фазовой задержке лазерного луча пробегающего по замкнутому
контуру. Они существенно конструктивно проще и дешевле платформенных. Гироскоп
чаще всего применяется как чувствительный элемент указывающих гироскопических
приборов и как датчик угла поворота или угловой скорости для устройств
автоматического управления. В некоторых случаях, например в гиростабилизаторах,
гироскопы используются как генераторы момента силы или энергии.

Функции гироскопа

Зачем нужен гироскоп в смартфоне? Применение датчика открывает следующие возможности. В первую очередь благодаря элементарному встряхиванию мобильного телефона пользователь способен быстро ответить на входящий звонок. Гироскоп позволяет просматривать изображения, переключать аудиозаписи в плеере, облегчает переворачивание страниц во время просмотра текстовых документов.

Еще зачем гироскоп в смартфоне? Чрезвычайно удобным модуль становится при использовании калькулятора. Благодаря отклонению гаджета в ту или иную сторону можно выбирать функции умножения, деления, вычитать и слагать значения.

Разработчики мобильных устройств нашли применение гироскопу также при работе с различными приложениями и программным обеспечением. При встряхивании некоторых устройств автоматически происходит обновление Bluetooth. Очень удобным наличие модуля становится при необходимости измерения уровней и углов наклона.

Гироскоп незаменим в случае работы с электронными картами. Модуль дает возможность определять точное положение пользователя на определенной местности. При запуске навигатора карта будет менять положение вслед за поворотом человека. Если пользователь развернется лицом к тому или иному объекту, это сразу же отобразится на визуальной схеме. Такая функция будет крайне полезной для людей, которые увлекаются активным отдыхом, в частности путешествиями и ориентированием на местности.

Без гироскопа не могут обойтись любители мобильных игр. Функциональный модуль способствует созданию более реалистичной картинки и облегчает управление. Особенно правдоподобными благодаря гироскопу становятся всевозможные симуляторы, шутеры, трехмерные бродилки. Чтобы езда на виртуальной машине либо полет на самолете казались более реальными, достаточно изменения положения смартфона в одной из плоскостей.

Если пользователь мобильного телефона в дальнейшем планирует использовать шлем виртуальной реальности, в таком случае наличие гороскопа выступает обязательным условием. Без датчика станет невозможным отслеживание системой смартфона поворотов головы, перемещения человека в пространстве.

Что такое гироскоп: теоретический экскурс в физику

Для начала, давайте разберёмся, как гироскоп появился на свет и чем он является в классическом научном понимании. Первый полноценный образец аппарата был представлен в 1817 году немецким учёным-астрономом Иоганном Боненбергом. Термин же «гироскоп» (от греческих слов «круг» и «смотреть») был внедрён французским исследователем Жаном Фуко в 1852 году. Визуально герой нашего обзора похож на схематичный макет, изображающий вращение как планеты вокруг своей оси, так и её спутников (недаром открытие имеет астрономические «корни»). В центре прибора расположен элемент, близкий по внешнему виду к простому волчку, а вокруг него с определённой скоростью движутся в нескольких плоскостях два или более колец.

[show/hide]

Принцип данного изобретения состоит в следующем: во время вращения «волчок» сохраняет постоянное положение центральной оси, пока не испытает различные действия со стороны внешних сил. Следовательно, вы можете использовать в качестве объекта, расположенного в центре, любое твёрдое тело, точно определяя его положение в пространстве.  Эта функция, в первую очередь, полезна при навигации, поэтому наиболее широкую популярность гироскоп приобрёл в авиации, судоходстве, а также космической отрасли.