Гироскоп

Гироскоп - механическое или электронное устройство, предназначенное для стабилизации модели вдоль какой-либо оси и связанное с сервоприводом для компенсации возможного смещения. Гироскоп предназначен для измерения угла поворота для последующего изменения управляющего сигнала на исполнительное устройство: сервомашинок для контроля элеронов, руля направления или элеватора на моделях самолётов или привода шага лопастей хвостового ротора радиоуправляемых вертолетов, а также регулятора оборотов у мультикоптеров.

Принцип работы

У большинства людей слово «гироскоп» ассоциируется с механическим волчком запоминающим в течение некоторого времени положение собственной оси вращения. Однако в применяемых нами устройствах это далеко не так. Это или пьезоэлектрический, или микромеханический элемент, выходной сигнал которого при вращении вокруг оси чувствительности пропорционален угловой скорости. А интеграл от угловой скорости равен абсолютному углу отклонения. Для пространственной ориентации мы используем трёхосевую систему. И если в момент включения мы находимся на горизонтальной поверхности то в первое время - до десятков секунд система в состоянии вычислить и скомпенсировать угловые положения относительно стартового положения. Причём не важно используется аналоговое или цифровое интегрирование - временная ошибка непреодолима. К тому же динамический диапазон ограничен максимальной скоростью вращения.

Важно! После жёсткой посадки аппарата нужно перезапустить питание контроллера полёта, содержащего гироскопы: в результате удара в интегратор вписалась ошибка позиционирования.

Чувствительным элементом микромеханического гироскопа является инерционная масса, закрепленная внутри корпуса на «пружинах» (упругих консолях полупроводника и пр.). Эта чувствительная масса приводится в колебательное движение по одной из осей датчика. Эта ось является осью возбуждения (входной осью) и по ней задается рабочий режим. Измерения же производятся по перпендикулярной к ней оси (выходной). Принцип действия заключается в том, что при вращении корпуса вокруг его измерительной оси (её еще называют осью чувствительности) чувствительный элемент помимо колебаний вдоль входной оси начинает колебаться еще и вдоль третьей, выходной.

FAQ

Критично ли место расположения гироскопа?

Расположение отдельного гироскопа или платы контроллера только с гироскопами - не критично, т.к. они «видят» только угловую скорость. Важно лишь правильно сориентировать устройство, чтобы оно фиксировало изменение угла в нужной плоскости.

Но если полётный контроллер содержит кроме гироскопов ещё и акселерометры - место расположения такого контроллера становится важным, потому что вращение при удалении от его центра будет добавлять существенное влияние на датчики ускорения.

Ссылки

• Сравнение характеристик микромеханических гироскопов

Мнения

• Из более-менее толковых гироскопов за вменяемые деньги я знаю только ADXRS646, они обойдутся в сотню штука минимум. [1]