Как работает гироскоп в телефоне

Для чего нужен гироскоп в телефоне?

Как я уже сказал ранее, в настоящее время гироскоп применяется достаточно широко. В том числе и в мобильных гаджетах — телефонах и планшетах.

Началось всё с мобильных игр, которые благодаря использованию гироскопа становятся значительно интересней и увлекательнее. Затем производители стали добавляться разные функции, которые активировались с помощью поворота или встряхивания. Например, подняв телефон, можно вывести его из ждущего режима, а встряхиванием — ответить на звонок.

Сейчас практически невозможно найти современный смартфон или планшет на ОС Android или iOS, который не имеет встроенного гироскопа. Благодаря ему работает автоматический поворот изображения на экране.

История

Компания Silicon Sensing Systems Ltd. была образована в 1999 году в Плимуте, Великобритания, как совместное предприятие BAE Systems UK и Sumitomo Precision Products (SPP, Амагасаки, Япония).

К тому времени британский партнер имел весьма внушительное генеалогическое древо. История компании началась в 1913 году, когда в лондонском районе Пимлико на мощностях фабрики Sperry Gyroscope Company Limited было налажено производство гироскопических приборов для нужд Британского королевского флота (рис. 1). Одной из первых серийных моделей, поставленных на поток в преддверии Первой мировой войны, стал гирокомпас MK1 конструкции инженера и изобретателя Элмера Сперри. Гирокомпасы и «механические рулевые» — автопилоты Metal Mike фирмы Sperry в ощутимых количествах применялись и на кораблях Российского императорского флота.

Другие «прародители», обеспечившие компании значимое положение среди разработчиков и поставщиков оборудования для морских и авиационных систем навигации, — Kearfott, Singer, Plessey, GEC Marconi, British Aerospace. В настоящее время половиной активов совместного предприятия владеет UTC Aerospace Systems, в состав которой последовательно вошли Atlantic Inertial Systems и Goodrich.

Японский партнер SPP с начала 1960-х гг. также является одним из ключевых поставщиков национальной авиационной индустрии, владеет современными технологическими процессами и оборудованием для разработки и производства МЭМС-компонентов. Его собственные производственные мощности приближаются к 130 000 м2, а штат сотрудников достигает почти 1500 человек.

Особенности датчика гироскопа EV3

Для правильной работы датчика его нужно включать в контроллер EV3 в полностью неподвижном состоянии. Когда мы устанавливаем гироскопический датчик на робота обязательным условием является полная неподвижность робота в его начальном состоянии. Робот должен стоять без движения, иначе датчик будет работать некорректно. При помощи этого датчика можно легко программировать повороты робота вокруг оси. Датчик имеет частоту дискретизации 1 килогерц.

Сенсор подключается к блоку программирования EV3 плоским черным соединительным кабелем, который входит в набор. Гироскопический датчик можно подключить к любому входному порту, который обозначен цифрами от 1 до 4. Но по умолчанию датчик подключается во второй порт. Программное обеспечение контроллера Lego EV3 автоматически определяет порт подключения датчика.

порт контроллера

Одной из особенностей датчика гироскопа EV3 является проблема дрейфа. Она состоит в том, что, когда датчик в покое т.е. неподвижен, его показания изменяются и постоянно увеличиваются. Эта проблема может быть решена несколькими способами, но это лучше рассматривать в отдельной статье.

Использование акселерометра или гироскопа с микроконтроллерами

Отдельно стоит упомянуть датчики положения, используемые в DIY- проектах. Речь идет об их вариантах, разработанных для совместного использования с Arduino или Raspberry PI.

С помощью подобных сенсоров и контролера можно определять текущее положение роботов или подвижной техники в пространстве. Доступно и вычисление текущей скорости. Для чего берется за основу импульсы изначального ускорения и характеристики торможения. Далее математически вычисляется текущее значение параметра. Причем крайний вариант применения не требует установки механической связи с подвижными частями подвески аппарата. В некоторых случаях, настоящее действие может быть затруднено к исполнению.

Принцип действия

Определенная скорость вращения вызывает небольшую разницу между временем, которое требуется свету для прохождения кольца в двух направлениях в соответствии с эффектом Саньяка . Это вводит крошечное разделение между частотами встречных лучей, движение структуры стоячей волны внутри кольца и, таким образом, картину биений, когда эти два луча интерферируют вне кольца. Следовательно, чистый сдвиг этой интерференционной картины следует за вращением блока в плоскости кольца.

RLG, хотя и более точны, чем механические гироскопы, страдают от эффекта, известного как «синхронизация» при очень низких скоростях вращения. Когда кольцевой лазер почти не вращается, частоты встречных лазерных мод становятся почти одинаковыми. В этом случае перекрестные помехи между встречно распространяющимися лучами могут обеспечить синхронизацию инжекции, так что стоячая волна «застревает» в предпочтительной фазе, таким образом синхронизируя частоту каждого луча с частотой другого, вместо того, чтобы реагировать на постепенное вращение.

Принудительный дизеринг может в значительной степени решить эту проблему. Резонатор кольцевого лазера вращается по часовой стрелке и против часовой стрелки вокруг своей оси с помощью механической пружины, приводимой в действие на его резонансной частоте. Это гарантирует, что угловая скорость системы обычно далеко от порога блокировки. Типичная частота составляет 400 Гц с максимальной скоростью дизеринга порядка 1 градуса в секунду. Дизеринг не решает проблему блокировки полностью, поскольку каждый раз, когда направление вращения меняется на противоположное, существует короткий интервал времени, в течение которого скорость вращения близка к нулю, и может произойти блокировка на короткое время. Если сохраняется чистое колебание частоты, эти небольшие интервалы синхронизации могут накапливаться. Это было исправлено путем внесения шума в вибрацию 400 Гц.

Другой подход к предотвращению блокировки воплощен в мультиосцилляторном кольцевом лазерном гироскопе, в котором фактически два независимых кольцевых лазера (каждый из которых имеет два встречных луча) с противоположной круговой поляризацией сосуществуют в одном кольцевом резонаторе. Резонатор включает в себя вращение поляризации (посредством неплоской геометрии), которое разбивает четырехкратно вырожденную моду резонатора (два направления, две поляризации в каждом) на моды с правой и левой круговой поляризацией, разделенные многими сотнями МГц, каждая из которых имеет два встречных луча. Невзаимное смещение через эффект Фарадея , либо в специальном тонком ротаторе Фарадея, либо через продольное магнитное поле на усиливающей среде, затем дополнительно разбивает каждую круговую поляризацию, как правило, на несколько сотен кГц, что приводит к тому, что каждый кольцевой лазер имеет статические выходные биения. частота сотен кГц. Одна частота увеличивается, а другая уменьшается, когда присутствует инерционное вращение, и две частоты измеряются, а затем вычитаются в цифровом виде, чтобы в конечном итоге получить чистое разделение частот эффекта Саньяка и, таким образом, определить скорость вращения. Частота смещения Фарадея выбрана выше, чем любая ожидаемая разность частот, вызванная вращением, поэтому две встречные волны не имеют возможности синхронизироваться.

Как работает гироскоп

Обычный гироскоп состоит из инерционного предмета, который быстро вращается вокруг своей оси. Тем самым он сохраняет свое направление, а смещение контролируемого объекта измеряется по изменению положения подвесов. В смартфоны такой волчок явно не поместиться, вместо него используется МЭМС.

Преобразование механического движения в электрический сигнал

В самом простом одноосевом гироскопе есть две подвижные массы, двигающиеся в противоположных направлениях (на картинке изображены синим цветом). Как только прикладывается внешняя угловая скорость, на массу действует сила Кориолиса, которая направлена перпендикулярно их движению (отмечена оранжевым цветом).

Под действием силы Кориолиса происходит смещение масс на величину пропорциональную прикладываемой скорости. Изменение положения масс меняет расстояние между подвижными электродами (роторами) и неподвижными (статорами), что приводит к изменению емкости конденсатора и соответственно напряжения на его обкладках, а это уже электрический сигнал. Вот такие множественные сигналы и распознаются гироскопом MEMS, определяя направление и скорость движения.

Вычисление ориентации смартфона

Микроконтроллер получает сведения о напряжении и преобразует их в угловую скорость в данный момент. Величину угловой скорости можно определять с заданной точностью, например до 0,001 градусов в секунду. Чтобы определить насколько градусов вокруг оси повернули устройство, необходимо мгновенную скорость умножить на время между двумя показаниями датчика. Если использовать трехосевой гироскоп, то получим данные о поворотах относительно всех трех осей, то есть таким образом определить ориентацию смартфона в пространстве.

Здесь стоит отметить, что для получения значений углов, необходимо интегрировать первоначальные уравнения, в которые входят угловые скорости. При каждом интегрировании увеличивается погрешность. Если вычислять положение только при помощи гироскопа, то со временем рассчитываемые значения станут некорректными.

Поэтому в смартфонах для точного определения ориентации в пространстве необходимы данные еще и акселерометра. Этот датчик измеряет линейное ускорение, но не реагирует на повороты. Оба датчика способны полностью описать все виды движения. Основное преимущество гироскопа над акселерометром в том, что он реагирует на движение в любом направлении.

Модели телефонов с гироскопом

Гироскоп – один из тех датчиков, которые по умолчанию присутствуют даже в смартфонах среднего ценового сегмента, не говоря уже о флагманах. В этом списке представлены популярные модели различных производителей, в которых используется гироскоп:

Apple
iPhone
X
, средняя цена 74890 рублей. Флагман от компании Apple, которая каждый год устанавливает ориентиры для остальных производителей. В этот раз iPhone ввёл моду на «чёлку» в верхней части экрана, в которой размещаются различные датчики и фронтальная камера.

Samsung
Galaxy
S
9+
, 53990 рублей. Samsung не отстаёт от главного конкурента. Его особенность – закруглённые края, которые делают его визуально безрамочным.

LG
V
30+
, 34490 рублей. Удачная модель от LG, которая может похвастаться неплохими камерами. Разумеется, остальные характеристики тоже соответствуют цене и статусу.

Asus
Zenfone
5
Z
, 34840 рублей. Asus выпустил отличную модель для любителей хорошего звука

При этом мощность железа тоже заставляет обратить внимание на этот смартфон. Sony
Xperia
XZ
, 32290 рублей

Телефон с типичным для Sony дизайном и с не самой лучшей камерой

Sony
Xperia
XZ
, 32290 рублей. Телефон с типичным для Sony дизайном и с не самой лучшей камерой

В 2016 был неплохим сбалансированным вариантом, но сейчас за эти деньги можно купить более удачную модель.

Xiaomi
Pocophone
F
1
, 27990 рублей. Новинка от китайского производителя, призванная покорить международный рынок. Как всегда отличное соотношение цены и мощности железа.

Meizu
Pro
7
, 19550 рублей

Прошлогодний флагман привлёк внимание необычным решением – на задней стороне телефона разместили небольшой дополнительный экран. Это позволяет делать селфи на основную камеру, а также получать различные уведомления

Honor
10
, 24990 рублей. Топовое железо в отличном корпусе за небольшие деньги – таков флагман компании Honor. Придраться можно разве что к камере и автономности.

OnePlus
6
, 41190 рублей. Компания, называющая свой продукт «убийца флагманов», подтвердила свою репутацию. Мощность OnePlus 6 зашкаливает, но есть и недостатки: не топовая камера и отсутствие беспроводной зарядки.

Alcatel
3
V
5099
D
, 6289 рублей. Модель самого нижнего ценового сегмента. Не может похвастаться выдающимися характеристиками, его главные козыри – цена и неплохой дизайн.

Привет всем, уважаемые пользователи лучшего мобильного портала Trashbox. Сегодняшняя шестая по счёту статья из рубрики «Как это работает» посвящается гироскопу. Если вам не известно, что это такое — данная статья для вас. Давайте же узнаем, что такое гироскоп и как это работает. Самое интересное под катом.Гироскоп (в переводе значит «вращение» или «смотреть») — устройство, имеющее способность измерения изменения углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат. В настоящее время известно два типа гироскопов: механический и оптический. По режиму действия гироскопы делятся на: датчики угловой скорости и указатели направления. Однако, одно устройство может работать одновременно в разных режимах в зависимости от типа управления.

Что касается механических гироскопов, то из них больше всех известен роторный гироскоп — это твёрдое тело, которое быстро вращается и ось которого способна изменять ориентацию в пространстве. Скорость вращения гироскопа при этом существенно превышает скорость поворота оси его вращения. Основным свойством данного гироскопа является способность сохранения в пространстве неизменного направления оси вращения при отсутствии какого-либо воздействия на неё внешних сил. Основная часть роторного гироскопа — быстро-вращающийся ротор, имеющий несколько степеней свободы (осей возможного вращения).

Гироскопические принципы

Все вращающиеся объекты обладают гироскопическими свойствами. Основные свойства, которые объект может испытывать при любом гироскопическом движении, — это жесткость в пространстве и прецессия .

Жесткость в пространстве

Жесткость в пространстве описывает принцип, согласно которому гироскоп остается в фиксированном положении на плоскости, в которой он вращается, независимо от вращения Земли. Например, велосипедное колесо.

Прецессия

Простой случай прецессии, также известный как установившаяся прецессия, может быть описан следующим соотношением к моменту:

∑MИксзнак равно-яϕ′2грех⁡θпотому что⁡θ+яzϕ′грех⁡θ(ϕ′потому что⁡θ+ψ′){\ displaystyle \ sum M_ {x} = — I {\ phi ‘} ^ {2} \ sin \ theta \ cos \ theta + I_ {z} \ phi’ \ sin \ theta (\ phi ‘\ cos \ theta + \ psi ‘)}

где представляет собой прецессию, представляет собой вращение, представляет собой угол нутации и представляет собой инерцию вдоль соответствующей оси. Это соотношение справедливо только в том случае, если момент по осям Y и Z равен 0.
ϕ′{\ displaystyle \ phi ‘}ψ′{\ displaystyle \ psi ‘}θ{\ displaystyle \ theta}я{\ displaystyle I}

Уравнение можно дополнительно сократить, отметив, что угловая скорость по оси z равна сумме прецессии и вращения:, где представляет угловую скорость по оси z.
ωzзнак равноϕ′потому что⁡θ+ψ′{\ displaystyle \ omega _ {z} = \ phi ‘\ cos \ theta + \ psi’}ωz{\ displaystyle \ omega _ {z}}

∑MИксзнак равно-яψ′2грех⁡θпотому что⁡θ+яzψ′(грех⁡θ)ωz{\ displaystyle \ sum M_ {x} = — I {\ psi ‘} ^ {2} \ sin \ theta \ cos \ theta + I_ {z} \ psi’ (\ sin \ theta) \ omega _ {z}}

или

∑MИксзнак равноψ′грех⁡θ(яzωz-яψ′потому что⁡θ){\ displaystyle \ sum M_ {x} = \ psi ‘\ sin \ theta (I_ {z} \ omega _ {z} -I \ psi’ \ cos \ theta)}

Гироскопическая прецессия вызвана крутящим моментом. Описывается как скорость изменения углового момента и угловой скорости, создаваемая одним и тем же приложенным крутящим моментом. Это физическое явление приводит к кажущимся невозможным динамическим явлениям. Например, волчок . Этот гироскопический процесс используется во многих аэрокосмических условиях, таких как самолеты и вертолеты, чтобы помочь им в желаемой ориентации.

Гироскоп в телефоне — что это за датчик?

Здравствуйте. Практически любой смартфон, выпущенный после 2010 года, оснащается разными полезными сенсорами. Сегодня хочу рассказать про гироскоп в телефоне. Что это за датчик, для чего нужен, и как включить?

Дополнительные возможности гаджета

Ранее я рассказывал о датчиках Холла, приближения. Помимо них девайс может иметь акселерометр, температурный сенсор, магнитный и т.д. Все эти микросистемы позволяют существенно расширить функционал устройств, чтобы их можно было использовать в качестве строительного уровня, компаса, термометра, измерителя расстояний до объектов.

Стоит отметить, что многие путают понятие «G-sensor» и «гиродатчик», или же считаю, что это одно и то же. Несмотря на похожий принцип действия, всё же, это совершено разные вещи.

Гироскоп является сложным приспособлением, состоящим из нескольких обручей, закрепленных на подставке. А внутри них располагается подвижный диск, реагирующий на изменение вектора гравитационной силы.

На самом деле, в компактных гаджетах применяется чуть другой механизм, габариты которого не превышают десяти миллиметров, а высота – около 3 мм.

Для чего нужен гироскоп в смартфоне?

Этот датчик позволяет определять пространственное положение телефона, относительно 3-х плоскостей (вспоминаем школьный курс геометрии – оси X, Y и Z). А вот акселерометр предназначен для измерения направления ускорения, что полезно для автоматического поворота изображения на экране.

Гиродатчик улавливает даже самые незначительные движения в любом направлении – наклоны устройства, его повороты. Но заем это нужно? К слову, впервые этот сенсор начали использовать в Айфонах, владельцы которых сразу же ощутили преимущества. Самый простой пример – это возможность принять входящий звонок («взять трубку»), просто встряхнув смартфон. Также, можно с легкостью листать картинки в галерее, переворачивать страницы в процессе чтения книг, переключаться с одного трека да другой в музыкальном проигрывателе.

Но самым важным аспектом использования гироскопа является игровая индустрия. То есть, некоторые игры позволяют управлять персонажем с помощью поворотов корпуса. Особенно это актуально для гоночных симуляторов, где смартфон превращается в руль, а если его наклонять вперед/назад, то можно таким образом увеличивать скорость/тормозить.

Существует огромное количество интересных игр, которые датчик гироскоп превращает в настоящие шедевры, увлекающие не на один час. Я не буду перечислять их в этом посте, думаю, Гугл поможет Вам найти интересные варианты.

Как узнать, есть ли на телефоне гироскоп?

В случае со смартфонами iPhone можно запросто ответить на этот вопрос. У всех моделей версии 4 и выше этот датчик присутствует. А вот для устройств на базе Андроид ситуация чуть запутаннее, ведь производителей намного больше. Проверить можно двумя способами:

  • Ознакомившись с детальными характеристиками на официальном сайте (или в комплектной документации);
  • Установить любое приложение, которое тестирует возможности девайса. Лучшими утилитами являются Aida64 и AnTuTu. Но лично мне больше нравиться софт Sensor Kinetics, который специализируется на проверке работоспособности всех датчиков.

Как откалибровать компоненты девайса XIAOMI

  • Открываем раздел «Телефон», нажимаем по «Меню».
  • Перейдите в «Настройки».
  • Пункт «Входящие вызовы».
  • Здесь смотрим на строчку «Датчик приближения», функция должна быть активирована.
  • Открываем меню набора номера и вводим код инженерного меню: *#*#6484#*#*, если не работате — заходим в «Настройки»-«Об устройстве»- нажимаем «Ядро» пока не появится «Инженерное меню»
  • Попадаем в окно QC test. Здесь находим пункт «Proximity Sensor».
  • Пробуем приближать палец к датчику на верхней панели устройства. Если значение «Value» изменяется, то датчик исправен.
  • Нажмите кнопку «Calibration», чтобы откалибровать датчик приближения на Xiaomi.

Калибровка АКБ При длительной эксплуатации смартфона данные о полном заряде и разряде аккумулятора могут стать неверными, в итоге, смартфон может получать неправильные данные о заряде АКБ. Данное нарушение сокращается срок службы АКБ. Для исправление необходимо откалибровать АКБ.

Один из способов калибровки заключается в том, что устройство нужно полностью зарядить во включенном состоянии и провести следующие действия:

  • Отключите кабель зарядки от смартфона;
  • Полностью выключите смартфон, через пару секунд снова подключите кабель зарядки. Светодиод должен гореть зеленым светом;
  • Снова отключаем зарядное устройство и включаем телефон. После загрузки ОС, снова выключаем его. Все действия проделываем очень быстро;
  • Начинаем заряжать выключенный телефон. Как только светодиод будет гореть зеленым светом, отсоединяем смартфон от зарядки.
  • Включаем и пользуемся.

Второму способу нужны Root-права:

  • Выключаем смартфон и подсоединяем к кабелю зарядки. Адаптер должен быть подключен к розетке.
  • После того, как светодиод устройства загорится зеленым устройство надо включить и подождать полной загрузки операционной системы.
  • Дальнейшие действия будут работать при наличии Root-прав. Скачиваем приложение «Root Explorer».
  • Перейдите в каталог data/system и находим файл batterystats.bin, который удаляем.
  • Отключаем зарядное устройство и используем смартфон до момента, когда он автоматически выключится.
  • Заряжаем телефон до 100%.

Теперь АКБ смартфона Xiaomi откалиброван и система запомнила точное значение её ёмкости.

Калибровка компаса

  • Переходим в настройки смартфона, раздел «Установленные приложения»;
  • Находим приложения «Компас»;
  • Нажимаем кнопку «Очистить данные», чтобы очистить кэш;
  • Перегружаем телефон;
  • Ищем приложение компас на главном экране.
  • Запускаем Компас, разрешаем доступ к геоданным.
  • Действуем в соответствии с инструкцией на экране (Нужно выполнить жест в виде восьмерки), при этом смартфон располагают в горизонтальном положении.
  • После калибровки произойдет вибрация и появится сам компас.

Калибровка экрана

  • Чтобы откалибровать экран желательно снять защитную пленку или стекло, но это только рекомендация;
  • Заходим в инженерное меню с помощью ввода команды *#*#6484#*#*;
  • Находим опцию «Touchpanel»;
  • Проводим пальцами по экрану в соответствии с инструкцией.

Также можно использовать приложения, которые можно загрузить из Play Market — Touchscreen Calibration, Display Calibration. Используем их в последнюю очередь, если не помогла калибровка средствами смартфона.

Калибровка акселерометра

  • Вводим команду *#*#6484#*#* для входа в инженерное меню;
  • Находим пункт «Accelerator» или «Accelerometer sensor»;
  • Наклоняем телефон в разных чтороны: вправо, влево, вперед и назад. Как только появятся все стрелки нажимаем кнопку «Calibration»;
  • Должно появиться сообщение «Calibration success»;
  • Нажимаем ОК;
  • Теперь нужно крутить смартфон по кругу для калибровки Magnetic Sensor. Устройство держим в горизонтальном или вертикальном положении;
  • Ждём вибрации и сообщения Finished.

Что делать, если гироскоп не работает

Конечно, иногда бывает и такое, что датчик не работает или работает, но не очень корректно. В данном случае советуем произвести калибровку гироскопа — это часто можно сделать при помощи встроенных возможностей девайса, если нет, то в магазинах приложений найдётся много утилит, призванных помочь вам в этом. Возможно, что вы и сами просто отключили модуль — распространённая ситуация, когда хочется почитать, лёжа в кровати, а текст упорно разворачивается в альбомную ориентацию. Согласитесь, неудобно. Потому многие и отключают модуль, и, как это часто бывает, потом забывают включить его снова. Но если и модуль включен, и калибровка не помогла — что ж, самое время посетить сервисный центр.

Датчиками называются различные устройства, считывающие дополнительную информацию. Данные решения делают работу с телефоном, планшетом или другим гаджетом удобнее и добавляют устройству функциональности.

Наличие множества датчиков в современных мобильных устройствах, это известный факт, но вот сколько их и для чего эти датчики применяются – загадка. Многие производители указывают только основные общеизвестные датчики, вроде акселерометра, гироскопа и датчика приближения. Но подавляющее большинство производителей вообще мало что пишут об использованных датчиках и другой электроники, которой напичкан их девайс.

Мы решили разъяснить ситуацию с датчиками смартфонов и планшетов. Цель статьи – рассказать, какие бывают датчики, для чего они служат, в каких устройствах их можно найти и каким образом.

Устройство гироскопа

Прибор гироскоп был изобретен еще в 19 веке. Его работа заключается во вращении твердых тел с высокой скоростью вокруг оси. Самым простым и наглядным примером работы агрегата является простая игрушка юла. Когда мы раскручиваем ее, она вращается вокруг оси до тех пока на нее не начинают воздействовать внешние силы.

Гироскоп в свою очередь не подвержен такому воздействию и сохраняет устойчивость благодаря гораздо большей силе вращения, чем у юлы. Таким образом, вы можете поворачивать аппарат как угодно, но его ось останется неизменно вертикальной.

Самый первый гироскоп был механическим, однако дальше, с развитием науки он стал лазерным и оптическим. В электромеханике сегодня такие приборы используются в виде микроэлектромеханических датчиков. Именно таким образом он умещается в телефон, сложную навигационную систему кораблей, самолетов и вертолетов.

Таким образом, в современном мире люди живут, что называется на высоких скоростях. Однако для упрощения и увеличения качества жизни в бытовой обиход входят все больше приборов, которые ранее использовались только для высоких технологий. Одним из таких примеров, является гироскоп в телефоне. Что это за устройство, давно знают капитаны морских судов и подводных лодок, пилоты и космонавты. В современном гаджете такое устройство появилось относительно недавно, но уже прочно закрепилось среди важных и полезных функций.

Видео о принципе работы приборов для ориентации в пространстве

В данном ролике Роман Лодин расскажет, с помощью чего гироскопу и акселерометру удается определить свое местоположение и чем отличаются эти два прибора:

С некоторых пор выяснилось, что гироскоп является очень важным датчиком. И весьма печально, что об его отсутствии производители смартфонов скромно умалчивают на своих презентациях. К счастью, узнать о наличии или отсутствии гироскопа можно как до покупки устройства, так и после. Как это сделать — рассказано в сегодняшней статье.

Но сначала давайте разберемся с тем, чем именно является гироскоп

Также мы постараемся выяснить, настолько ли важной деталью он считается. И лишь после этого мы расскажем вам о том, как проверить его наличие. В смартфон невозможно установить классический гироскоп, так как он имеет слишком крупные размеры

Поэтому вместо него используется специальный датчик, построенный на основе микроэлектромеханической системы. Его ширина варьируется от 5 до 10 мм, а высота не превышает 5 мм. Однако и такие габариты кажутся некоторым производителям смартфонов чересчур большими, в связи с чем частенько они отказываются от установки гироскопа

В смартфон невозможно установить классический гироскоп, так как он имеет слишком крупные размеры. Поэтому вместо него используется специальный датчик, построенный на основе микроэлектромеханической системы. Его ширина варьируется от 5 до 10 мм, а высота не превышает 5 мм. Однако и такие габариты кажутся некоторым производителям смартфонов чересчур большими, в связи с чем частенько они отказываются от установки гироскопа.

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]

  • Применение гироскопов в смартфонах: история появления и особенности работы

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. 

Гироскоп в телефонах

В телефонах нет волчка в привычном понимании слова. Смартфоны включают в себя микроэлектромеханическую систему, или МЭМС, в которой имеются микромеханические и микроэлектронные компоненты. И хотя устройство гироскопа в смартфоне существенно отличается от общепринятого и более понятного, целью его остается определение собственного угла наклона относительно земной поверхности.

Преобразование механической энергии в электрическую формирует последовательность битов, или бинарный код. Именно с помощью бинарного кода осуществляется функционирование всех компьютерных систем. В небольших по размеру устройствам типа смартфона волчок в буквальном смысле отсутствует, вместо него внутрь помещены специальные подвижные массы веществ. Смещение подвижных масс веществ провоцирует изменения электрической емкости конденсаторов, что регистрируется микропроцессором.

Конденсаторы могут быть заменены пьезокристаллами, которые широко применяются в датчиках определения положения типа акселерометров. С помощью преобразования давления и скорости в электрический сигнал: он специальным образом обрабатывается микропроцессором. Акселерометры и гироскопы устанавливаются в смартфонах, эти инерционные МЭМС-датчики имеют различающиеся принципы получения информации. Для многих современных смартфонов характерно наличие обоих видов устройств.

Наличие гироскопа в мобильном телефона фиксируется в технической документации. Он представляет собой компактный чип, который можно рассмотреть, лишь разобрав прибор.

Для чего нужен гироскоп в смартфоне

Назначение гироскопа с смартфоне переоценить сложно. Ведь благодаря ему наши телефоны могут:

использовать функцию встряхивания: раньше, до применения гироскопов в телефонах, для принятия звонка требовалось сделать свайп по экрану. Теперь же достаточно простого встряхивания! Никаких лишних затрат времени и сил, ведь, помимо принятия входящих звонков, встряхивание позволяет активизировать телефон при просматривании фотографий, пролистывании мелодий в плейлисте;
более полно использовать функцию калькулятора

Теперь стало возможным без использования рук выполнять многие действия, при повороте экрана на 90° появляется панель с дополнительными функциями;
находить поблизости смартфоны, в которых активизирована функция Bluetooth$
получить доступ к дополнительным функциям с вычислением угла наклона (например в процессе строительства);
гораздо лучше ориентироваться на местности с вычислением координат и расположением относительно земной оси, а также определять направление, что важно для полноценной работы навигатора.

Существенно расширяя возможности смартфона, гироскоп делает его удобнейшим и практичным гаджетом для многофункционального применения.