Acerca del principio del giroscopio en el iPod touch4

Giroscopio de tres ejes: mide simultáneamente la posición, trayectoria de movimiento y aceleración en 6 direcciones. El de un solo eje solo puede medir la cantidad en una dirección, es decir, un sistema requiere tres giroscopios, y uno de 3 ejes puede reemplazar a tres de un solo eje. Los 3 ejes son la tendencia de desarrollo del giroscopio láser debido a su pequeño tamaño, peso ligero, estructura simple y buena confiabilidad.

Aplicación

Giroscopio de tres ejes

El sensor de velocidad angular y el sensor de aceleración no son necesariamente giroscopios, pueden ser simples acelerómetros. La parte central del indicador en un avión, barco o misil es el indicador direccional, que es un pequeño volante (giroscopio) montado en un pequeño marco que puede girar libremente. En este dispositivo, el par de fricción del rodamiento es muy pequeño y puede ignorarse. Por otro lado, una estructura de carrocería rígida es muy simétrica con su centro de masa centrado en el centro de la biela. De esta manera, cuando el volante gira alrededor de su propio eje de simetría a alta velocidad, no importa cómo se cambie la orientación del marco, la orientación espacial de su eje central permanece sin cambios. (El dicho profesional es: el momento externo total experimentado por el indicador de orientación es cero y su momento angular se conserva) Esta es una característica importante del indicador de orientación. Si en el avión están instalados tres indicadores de orientación y los ejes de rotación de los tres pequeños volantes son perpendiculares entre sí, el piloto puede determinar la orientación espacial del avión a través de la dirección del eje del volante con respecto al fuselaje. Se instala un indicador direccional en el barco y los marinos pueden utilizarlo para determinar el rumbo del barco en navegación marítima. Los torpedos y cohetes también están equipados con indicadores direccionales, que desempeñan el papel de navegación automática. Durante el avance del torpedo, la dirección del eje del indicador direccional permanece sin cambios. Cuando la dirección de avance del torpedo cambia debido a la influencia del viento y las olas, habrá una desviación entre el eje longitudinal del torpedo y el indicador de orientación. En este momento, se puede iniciar el equipo correspondiente para cambiar el ángulo del timón para devolver el rumbo. torpedo a su dirección de avance original. En los cohetes, el método de cambiar la dirección del chorro se utiliza para corregir la dirección del vuelo. En ingeniería, un giroscopio es un instrumento que puede determinar con precisión la orientación de un objeto en movimiento. Es un instrumento de navegación inercial ampliamente utilizado en las industrias modernas de aviación, navegación, aeroespacial y de defensa. El desarrollo de la defensa nacional y otras altas tecnologías tiene una importancia estratégica muy importante. Los giroscopios inerciales tradicionales se refieren principalmente a giroscopios mecánicos. Los giroscopios mecánicos tienen altos requisitos en cuanto a la estructura del proceso y su precisión está restringida en muchos aspectos. Desde la década de 1970, el desarrollo de los giroscopios modernos ha entrado en una nueva etapa. En 1976, se propuso la idea básica de los giroscopios de fibra óptica modernos. Después de la década de 1980, los giroscopios de fibra óptica modernos se desarrollaron muy rápidamente. Al mismo tiempo, los giroscopios de resonancia láser también se desarrollaron enormemente. Debido a que los giroscopios de fibra óptica tienen las ventajas de una estructura compacta, alta sensibilidad, operación confiable, etc., los giroscopios de fibra óptica han reemplazado completamente a los giroscopios mecánicos tradicionales en muchos campos y se han convertido en un componente clave en los instrumentos de navegación modernos. Además de los giroscopios láser de anillo, también existen giroscopios de vibración integrados modernos que se han desarrollado al mismo tiempo que los giroscopios de vibración integrados tienen una mayor integración y un tamaño más pequeño, y también son una parte importante de la dirección de desarrollo de los giroscopios modernos. Los giroscopios de fibra óptica modernos incluyen giroscopios de interferencia y giroscopios resonantes, ambos desarrollados basándose en la teoría de Segnick. La esencia de la teoría de Segnik es la siguiente: cuando un haz de luz avanza en un canal circular, si el propio canal circular tiene una velocidad de rotación, entonces el tiempo que tarda la luz en moverse a lo largo de la dirección de rotación del canal es mayor que el tiempo que lleva avanzar a lo largo del canal. Ir en la dirección opuesta lleva más tiempo. Es decir, cuando el bucle óptico gira, en diferentes direcciones hacia adelante, la trayectoria óptica del bucle óptico cambiará con respecto a la trayectoria óptica del bucle cuando está estacionario. Utilizando este cambio en la trayectoria óptica, si se produce interferencia entre la luz que se mueve en diferentes direcciones para medir la velocidad de rotación del bucle, se puede producir un giroscopio de fibra óptica interferométrica si se utiliza este cambio en la trayectoria óptica del bucle. La velocidad de rotación del bucle. Se puede crear un giroscopio de fibra óptica resonante al darse cuenta de la interferencia entre la luz que circula continuamente en el bucle, es decir, ajustando la frecuencia de resonancia de la luz en el bucle de fibra óptica y luego midiendo la velocidad de rotación del bucle.

De esta simple introducción se puede ver que la diferencia de trayectoria óptica del giroscopio de interferencia es pequeña cuando se logra interferencia, por lo que la fuente de luz que requiere puede tener un ancho de espectro mayor, mientras que cuando el giroscopio resonante logra interferencia, su La diferencia de trayectoria óptica es grande, por lo que la fuente de luz que requiere debe tener buena monocromaticidad. En 2010, Apple incorporó de forma innovadora un "giroscopio de tres ejes" en su nuevo producto iPhone 4, haciendo que la detección de dirección del iPhone sea más inteligente. Desde entonces, el teléfono ha tenido un "sensor" como un avión, capaz de saber dónde está. ¿En qué posición?"

Edite este párrafo para aplicaciones de teléfonos móviles

Recientemente, dos instituciones de investigación técnica llevaron a cabo una investigación fotográfica detallada sobre el nuevo giroscopio MEMS en el iPhone4 y desenterraron algunos de los nuevos giroscopios en el iPhone4. Misterios del giroscopio Estas instituciones también señalaron que Apple originalmente planeó agregar este diseño de giroscopio a otro producto nuevo, la tableta iPad, pero luego abandonó este plan por alguna razón, pero puede usarse en el futuro. se agregará al iPad de próxima generación. Después de una investigación, el sitio web UBMTechInsights descubrió que el chip giroscópico utilizado en el iPhone 4 es en realidad un producto de STMicroelectronics. Este es un chip giroscópico de tres ejes. Esta compañía también proporciona chips sensores de aceleración para productos iPhone y iPad. Steve Bitton, analista senior del sitio web TechInsights, descubrió que hay una ranura de chip vacía en la placa base del modelo de iPad de Apple. El tamaño de esta ranura coincide con el tamaño del chip giroscópico del iPhone 4 y la ubicación de él. la ranura también es exactamente la misma al lado del chip del sensor de aceleración, y también cerca del chip del procesador. Este descubrimiento muestra que Apple originalmente planeó instalar este tipo de giroscopio de tres ejes en el iPad, pero finalmente abandonaron este plan. Tal vez agreguen este chip al iPad en el futuro. Sin embargo, el número de pines reservados para este espacio vacío en la placa base del iPad no coincide con el chip giroscópico desarrollado por STMicroelectronics para el iPhone 4, sino que coincide con el mismo chip funcional desarrollado por otro fabricante, InvenSense. Giroscopio: “Cuando se lanzó el iPad de Apple por primera vez, InvenSense era el único fabricante en el mercado que podía proporcionar un chip de giroscopio digital de tres ejes, por lo que es posible que Apple haya planeado utilizar el chip de este fabricante en ese momento. "Planeé agregar un chip giroscópico al iPad, pero finalmente abandoné este plan". iFixit fue un paso más allá y tomó fotografías y analizó la estructura interna del giroscopio del iPhone 4. También descubrieron que este chip es un producto de STMicroelectronics. , y el paquete exterior del chip está marcado " AGD1 2022 FP6AQ". Este chip giroscópico MEMS (sistema microelectromecánico) integra un sistema de micromotor y se puede utilizar para medir los datos de dirección del movimiento del teléfono móvil. Al tomar fotografías de rayos X del chip, los investigadores descubrieron que el chip es muy similar al L3G4200D lanzado por STMicroelectronics. El chip contiene un pequeño imán que puede moverse bajo la acción de la fuerza de Coriot generada cuando el teléfono móvil gira. ocurre en las tres direcciones de X, Y y Z. Usando este principio, se puede medir la dirección del movimiento del teléfono móvil. La otra parte del núcleo del chip puede convertir los datos relevantes del sensor a un formato digital que el iPhone 4 puede reconocer. Además, los sitios web de iFixit y Chiwporks también incluyen imágenes ampliadas de varios otros chips de giroscopio MEMS. Los lectores interesados ​​pueden disfrutarlas: