ژیروسکوپ چیست؟

ژیروسکوپ وسیله ای است که برای اندازه گیری یا حفظ چرخش و جهت گیری استفاده می شود. این شامل یک چرخ یا دیسک چرخان است که روی یک محور نصب شده و در یک قاب محصور شده است. هنگامی که محور چرخانده می شود، چرخ چرخان خاصیتی به نام تکانه زاویه ای ایجاد می کند که به آن اجازه می دهد جهت خود را در فضا حفظ کند. این ویژگی ژیروسکوپ را در کاربردهای مختلف مانند سیستم‌های ناوبری، صنایع هوافضا و حتی در دستگاه‌های دستی مانند تلفن‌های هوشمند برای تثبیت‌کننده تصویر حیاتی می‌کند. به طور کلی، ژیروسکوپ ها به دلیل توانایی آنها در اندازه گیری و حفظ چرخش و جهت گیری دقیق، یک ابزار اساسی در کاربردهای مختلف تکنولوژیکی هستند.

کاربرد ژیروسکوپ

ژیروسکوپ ها اجزای کلیدی در کاربردهای مختلف هستند که نیاز به اندازه گیری دقیق و پایداری دارند.  -یکی از شناخته شده ترین کاربردهای ژیروسکوپ در فناوری هوافضا است. ژیروسکوپ ها نقش مهمی در حفظ ثبات و جهت گیری فضاپیماها، هواپیماها و ماهواره ها دارند. آنها در سیستم های ناوبری برای تعیین موقعیت، سرعت و وضعیت وسیله نقلیه استفاده می شوند. -ژیروسکوپ ها در تثبیت تجهیزات مانند دوربین ها و دستگاه های نوری برای جبران هرگونه حرکت یا ارتعاش و در نتیجه تصاویر یا فیلم های واضح استفاده می شوند.  -یکی دیگر از کاربردهای مهم ژیروسکوپ در زمینه رباتیک است. ژیروسکوپ در سیستم های روباتیک برای ایجاد تعادل و تثبیت دقیق استفاده می شود. آنها ربات ها را قادر می سازند تا تعادل خود را در حین حرکت یا راه رفتن حفظ کنند و به آنها امکان می دهد وظایف را با دقت انجام دهند.  -ژیروسکوپ‌ها اغلب در وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) یا پهپاد ها برای کنترل پایداری استفاده می‌شوند و از پروازی روان و کنترل‌شده اطمینان می‌دهند.  -ژیروسکوپ‌ها همچنین کاربردهایی در دستگاه‌ های بازی، سیستم ‌های واقعیت مجازی، و فناوری ‌های حسگر حرکت پیدا می‌کنند که تجربه کاربر را بهبود می‌بخشد و شبیه‌سازی‌ های واقعی و غوطه‌وری را امکان‌پذیر می‌کند.  به طور کلی، تطبیق پذیری و قابلیت اطمینان ژیروسکوپ ها آنها را در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها ضروری می کند.

ژیروسکوپ چگونه کار می‌کند؟

ژیروسکوپ ‌ها دستگاه‌ های جذابی هستند که در کاربردهای مختلف فناوری به یکپارچه تبدیل شده‌اند. به نظر می رسد این دستگاه ها از گرانش سرپیچی می کنند و در هنگام چرخش پایداری قابل توجهی از خود نشان می دهند. اما چطورکار می کنند؟
 ژیروسکوپ ها از پدیده ای به نام پایداری ژیروسکوپی استفاده می کنند که بر اساس اصول حرکت زاویه ای و بقای انرژی است. جزء اصلی یک ژیروسکوپ یک دیسک یا چرخ به سرعت در حال چرخش است که در آن حفظ تکانه زاویه ای به آن اجازه می دهد جهت خود را در فضا حفظ کند. برای درک نحوه عملکرد ژیروسکوپ، درک مفهوم تکانه زاویه ای بسیار مهم است. تکانه زاویه ای ویژگی اجسام در حال چرخش است و توسط دو عامل اصلی تعیین می شود: جرم جسم در حال چرخش و سرعت چرخش آن. هنگامی که یک ژیروسکوپ در حال چرخش است، دارای تکانه زاویه ای است که حفظ می شود مگر اینکه توسط یک نیروی خارجی بر روی آن وارد شود. این اصل بقای کلیدی برای پایداری نشان داده شده توسط ژیروسکوپ است. پایداری ژیروسکوپی از حفظ تکانه زاویه ای و انتقال تکانه در طول تغییر جهت ناشی می شود.  هنگامی که یک نیروی خارجی به یک ژیروسکوپ در حال چرخش اعمال می شود، محور چرخش در برابر هر تلاشی برای تغییر موقعیت خود مقاومت می کند. این مقاومت به این دلیل رخ می دهد که نیروی متغیر بخشی از تکانه خود را به ژیروسکوپ منتقل می کند و باعث کج شدن یا پیشروی آن می شود. در نتیجه، ژیروسکوپ ها می توانند جهت گیری اصلی خود را با وجود اختلالات خارجی حفظ کنند. این پدیده در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارد، از سیستم‌ های ناوبری در هواپیماها و فضاپیماها گرفته تا دستگاه‌ های خودتعادل مانند Segway.  به طور کلی، ژیروسکوپ ها بر اساس اصل بقای تکانه زاویه ای کار می کنند. با استفاده از این اصل علمی، ژیروسکوپ ها ثبات و مقاومت در برابر تغییر جهت خود را فراهم می کنند. این دستگاه ها تکنولوژی را متحول کرده اند و امکان ناوبری دقیق، سیستم های متعادل کننده و غیره را فراهم کرده اند. 

شیوه‌ی انتخاب یک ژیروسکوپ

نحوه انتخاب ژیروسکوپ
هنگام تشخیص نوع ژیروسکوپی که باید استفاده کنید، باید مشخصات زیادی را در نظر بگیرید. در اینجا چند مورد از مهمترین موارد مفید آورده شده است:

دامنه

محدوده اندازه گیری یا محدوده مقیاس کامل، حداکثر سرعت زاویه ای است که ژیروسکوپ می تواند بخواند. به آنچه اندازه گیری می کنید فکر کنید. آیا شما نیاز به اندازه گیری چرخش یک دستگاه پخش ضبط دارید که بسیار کند است یا یک چرخ در حال چرخش که می تواند بسیار سریع باشد؟

حساسیت

حساسیت بر حسب میلی ولت بر درجه بر ثانیه اندازه گیری می شود. اجازه ندهید ابعاد عجیب این ارزش شما را بترساند. تعیین می کند که چقدر ولتاژ برای یک سرعت زاویه ای معین تغییر می کند. 

بایاس

مانند هر حسگر دیگری، مقادیری که اندازه گیری می کنید حاوی مقداری خطا یا بایاس هستند. گاهی اوقات به این خطاها بایاس رانش یا بی ثباتی سوگیری گفته می شود. دمای سنسور تا حد زیادی بر بایاس تأثیر می گذارد. برای کمک به به حداقل رساندن منبع این خطا، اکثر ژیروسکوپ ها دارای سنسور دما هستند.  ر این مقاله به معرفی ژیروسکوپ پرداختیم. درباره نحوه عملکرد آن و نحوه انتخاب آن صحبت کردیم. دریافتیم که ژیروسکوپ برای اندازه گیری چرخش استفاده می شود. به طور خاص، آنها سرعت چرخش سنسور را اندازه گیری می کنند که به آن سرعت زاویه ای می گویند. امیدواریم مطالب این مقاله مفید واقع شوند.