Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Публикатор:  КвадроЛетчик

Сделать самодельный квадрокоптер своими руками не сложно. Это гораздо проще, чем, к примеру, сделать самодельную авиамодель или радиоуправляемый вертолет.

Основа самодельного квадрокоптера — это рама. Ее можно купить готовую или сделать своими руками.

Самый простой вариант — купить готовую раму.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

  • Рама Hobbyking X525 V3  Габариты: 600 мм
  • Материалы:
  • Цена: 550 рублей

Ноги и центр. часть: текстолит Лучи: алюминий

  • Купить раму квадрокоптера можно тут.

Преимущество готовой рамы над самодельными в том, что все уже подготовлено для установки электроники и не надо искать материалы для изготовления. Впрочем, раму для самодельного квадрокоптера можно сделать своими руками из практически любых материалов.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Вот, к примеру, квадрик изготовленный из линеек и пеноплекса (пенопластовый утеплитель).

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

  1. А этот самодельный квадрокоптер сделан из пластиковых труб для водопровода.
  2. Причем, такие самодельные квадрокоптеры летают ничуть не хуже заводских!

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Если вы хотите сделать красивый и оригинальный квадрокоптер — то смотрите эту статью. В ней вы найдете чертежи квадрокптера как на фотографии выше и подборку электроники для него. Но рама в четырех моторных агрегатах — не главное! Главное в них это мозги — плата управления с гироскопами, магнитометром и бародатчиком.

Давайте посмотрим, какую плату можно поставить на квадрокоптер сделанный своими руками.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

HobbyKing KK

  • Начинка:
  • 3 гироскопа
  • Цена: 550 рублей
  • Купить плату квадрокоптера можно тут.

Это самая дешевая и простая плата управления квадрокоптером. На ней установлены только 3 гироскопа.

На самодельный квадрокоптер такую ставить можно только в случае если не планируются полеты с помощью камеры (FPV полеты) и только в случае максимального удешевления квадрика. Такие (или подобные ей) платы ставят на квадрокоптеры-игрушки или дешевые квадрокоптеры на Ebay.

Для настройки квадрокоптера придется докупить ISP программатор.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Начинка:

MPU6050 6-ти осевой гироскоп

Цена: 960 рублей

  • Купить плату квадрокоптера можно тут.

Достоинства MultiWii Lite V1.0 — небольшие размеры, всего 40х40 мм и вес 9 грамм. В комплекте идет программатор для подключения к USB порту компьютера.

Эта плата управления квадрокоптером идеально подходит для изготовления небольших квадрокоптеров своими руками.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

MultiWii 328P

Начинка:

ITG3205 Трехосевой гироскоп BMA180 Акселерометр BMP085 Барометр HMC5883L Магнетометр

Цена: 1050 рублей

  • Купить плату квадрокоптера можно тут.

MultiWii 328P — это наиболее оптимальная по отношению цена/качество плата управления. Программатор вшит в плату, акселерометр позволяет компенсировать дрейфы гироскопов, бародатчик — автономно висеть на заданной высоте, а магитометр (фактически компас) включать режим управления, когда коптер может лететь по прямой вращаясь вокруг своей оси.

Такое сочетание датчиков позволяет не только полностью автономно контролировать квадрокоптер, но и управлять гироподвесом камеры держа ее параллельно горизонту при любых эволюциях самодельного квадрокоптера.

Однако, кроме платы управления не малую роль играют регуляторы оборотов электродвигателей. Рекомендуется покупать специальные регуляторы для квадрокоптеров — Turnigy MultiStar, их не надо дополнительно перепрошивать. Для самодельного квадрокоптера размерами 450-600 мм подойдет следующие регуляторы: Трехосевой настольный гироскоп своими руками Цена: 450 рублей

Купить регулятор можно тут.

Turnigy Multistar 20 A

Цена: 360 рублей

Купить регулятор можно тут.

Для 450-500 мм квадрокоптера берем 20 амперные регуляторы, а для 500-600 на 30А.

Впрочем, если поставить регулятор на 30А вместо 20ти амперного, то он просто будет меньше греться. Токопотребление задают моторы.

Двигатели для самодельного квадрокоптера Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Turnigy Aerodrive SK3 2822-1275

Цена: 570 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут.

Под регулятор на 20 А. Трехосевой настольный гироскоп своими руками Цена: 580 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут.

Под регулятор на 30 А. Цена: 990 рублей

Купить мотор для квадрокоптера можно тут.

Под регулятор на 30 А.

  1. Квадрокоптер своими руками → Буратино — Квадрокоптер из дерева
  2. Квадрокоптер своими руками → Квадрокоптер из линеек
  3. Квадрокоптер своими руками → Самодельный квадрокоптер из труб
  4. Квадрокоптер своими руками → Квадрокоптер из коробки
  5. Квадрокоптер своими руками → Квадрокоптер из бумаги
  6. Квадрокоптер своими руками → Как соединить электронику квадрокоптера
  7. Обсудить на форуме

Рейтинг:

Источник: http://quad-copter.ru/kak-sdelat-kvadrik.html

Гироскоп своими руками чертежи. Энциклопедия технологий и методик. Для изготовления гироскопа нам понадобится

Самодельный гироскоп

Гироскоп
(от др.-греч. yupo «круговое вращение» и okoпеw «смотреть») — быстро вращающееся твёрдое тело, основа одноимённого устройства, способного измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило основанное на законе сохранения вращательного момента (момента импульса).

Само название «гироскоп» и рабочий вариант этого устройства придумал в 1852 г. французский ученый Жан Фуко.

Среди механических гироскопов выделяется роторный гироскоп
— быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве.

При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения.

Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил.

Для изготовления гироскопа нам понадобится:

1. Кусок ламината; 2. Донышко 2 шт. от консервной банки; 3. Стальная палочка; 4. Пластилин; 5. Гайки или(и) грузила; 6. Два шурупа; 7. Проволока (медная толстая); 8. Поксипол (или др. застывающий клей); 9. Изолента; 10. Нитки (для запуска и кое-чего ещё);

11. А так же инструмент: пила, отвёртка, керн и др…

  • Общая идея понятна изложена на рисунке:
  • Приступаем:

1)
Берём ламинат и вырезаем из него 8-ми угольную рамку (на фото она 6-ти угольная). Далее высверливаем в ней 4 дырки: 2 (на концах) по фронту, 2 поперёк (то же на концах), смотри фото.

Теперь согнём в кольцо проволоку (диаметр проволоки примерно равен диаметру рамки).

Возьмём 2-ва шурупа (болта) и пробьём в них по углублению на концах шилом или керном (на худой конец можно высверлить дрелью).

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

2)
Нужно собрать главную часть — ротор. Для этого берём 2-ва донышка от консервной банки и делаем в них по дырке в центре. Дырка диаметром должна соответствовать ось-стержню (который мы туда вставим).

Чтобы сделать ось-стержень возьмём гвоздь или длинный болт и обрежем по длине, концы надо заточить. Чтобы центровка была лучше, вставим стержень в дрель и как на станке заточим напильником или точильным камнем с 2-х сторон. Хорошо бы ещё сделать канавку на нём для завода ниткой.

На один из дисков намажем пластилина, и в него напихаем гаек и грузил (у кого есть стальные кольцо, то это ещё лучше). Теперь соединяем оба диска (по типу бутерброд) и протыкаем их через дырки осью-стержнем.

Смазываем всё это дело поксиполом (или другим клеем), вставим наш ротор в дрель и пока поксипол застывает, будем центровать диск (это самая важная часть работы). Баланс должен быть идеальным.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками Трехосевой настольный гироскоп своими руками

  1. 3)
    Собираем по картинке, свободный ход ротора вверх-вниз должен быть минимальным (чувствуется, но чуть-чуть).
  2. Однажды я наблюдал разговор двух друзей, точнее подруг:
  3. А: О, знаешь, у меня новый смартфон, в нем есть даже встроенный гироскоп

  4. Б: Аа, да, я тоже скачала себе, поставила гироскоп на месяц

  5. А: Эмм, ты точно уверена, что это гироскоп?

  6. Б: Да, гироскоп для всех знаков зодиака.

  7. Чтобы таких диалогов в мире стало чуть меньше, предлагаем узнать, что такое гироскоп и как он работает.

Гироскоп: история, определение

Гироскоп – прибор, имеющий свободную ось вращения и способный реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором он установлен. При вращении гироскоп сохраняет свое положение неизменным.

Само слово происходит от греческих gyreuо
– вращаться и skopeo
– смотреть, наблюдать. Впервые термин гироскоп был введен Жаном Фуко
в 1852 году, но изобрели прибор раньше. Это сделал немецкий астроном Иоганн Боненбергер
в 1817 году.

Представляют собой вращающиеся с высокой частотой твердые тела. Ось вращения гироскопа может изменять свое направление в пространстве. Свойствами гироскопа обладают вращающиеся артиллерийские снаряды, винты самолетов, роторы турбин.

Простейший пример гироскопа – волчок
или хорошо всем известная детская игрушка юла. Тело, вращающееся вокруг определенной оси, которая сохраняет положение в пространстве, если на гироскоп не действуют какие-то внешние силы и моменты этих сил. При этом гироскоп обладает устойчивостью и способен противостоять воздействию внешней силы, что во многом определяется его скоростью вращения.

Например, если мы быстро раскрутим юлу, а потом толкнем ее, она не упадет, а продолжит вращение. А когда скорость волчка упадет до определенного значения, начнется прецессия – явление, когда ось вращения описывает конус, а момент импульса волчка меняет направление в пространстве.

Читайте также:  Строительный козлик из поддонов своими руками

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Виды гироскопов

Существует множество видов гироскопов: двух
и трехстепенные
(разделение по степеням свободы или возможным осям вращения), механические
, лазерные
и оптические
гироскопы (разделение по принципу действия).

Рассмотрим самый распространенный пример — механический роторный гироскоп
. По сути это волчок, вращающийся вокруг вертикальной оси, которая поворачивается вокруг горизонтальной оси и в свою очередь закреплена в еще одной раме, поворачивающейся уже вокруг третьей оси. Как бы мы не поворачивали волчок, он всегда будет находится именно в вертикальном положении.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Применение гироскопов

Благодаря своим свойствам гироскопы находят очень широкое применение. Они используются в системах стабилизации космических аппаратов, в системах навигации кораблей и самолетов, в мобильных устройствах и игровых приставках, а также в качестве тренажеров.

Интересует, как такой прибор может поместиться в современный мобильный телефон и зачем он там нужен? Дело в том, что гироскоп помогает определить положение устройства в пространстве и узнать угол отклонения. Конечно, в телефоне нет непосредственно вращающегося волчка, гироскоп представляет собой микроэлектромеханическую систему (МЭМС), содержащую микроэлектронные и микромеханические компоненты.

Как это работает на практике? Представим, что вы играете в любимую игру. Например, гонки. Чтобы повернуть руль виртуального автомобиля не нужно нажимать никаких кнопок, достаточно лишь изменить положение своего гаджета в руках.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Как видим, гироскопы – удивительные приборы, обладающие полезными свойствами. Если вам понадобится решить задачу на расчет движения гироскопа в поле внешних сил, обращайтесь к специалистам студенческого сервиса , которые помогут вам справится с ней быстро и качественно!

Эта самоделка будет интересна, в первую очередь, маленьким детям. Особенно, если собирать ее вместе. А вообще изготовление роторного гироскопа из подручных средств — это отличный способ весело и с пользой провести свободное время. Несмотря на визуальную сложность всей конструкции, сделать ее очень просто, ведь, по сути, гироскоп — это обычный волчок, только с «секретом».

Впрочем, сам принцип работы гироскопа также довольно прост: маховик вращается по часовой стрелке вокруг своей оси, которая, в свою очередь, сопряжена с кольцом и совершает вращательные движения в горизонтальной плоскости. Это кольцо жестко закреплено в другом кольце, поворачивающемся вокруг третьей оси. Вот и весь секрет.

Процесс изготовления роторного механического гироскопа

От пластиковой трубы отрезаем два кольца одинаковой ширины. Также потребуется подшипник, который нужно пролить суперклеем, чтобы он не крутился. Во внутреннее кольцо запрессовываем деревянную «таблетку», в которой по центру нужно просверлить отверстие под металлический стержень с заостренными концами.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

На один край стержня надеваем кусок пластиковой трубки (можно позаимствовать с шариковой ручки). В пластиковом кольце сверлим два отверстия под стержень и стыкуем с вращающейся осью подшипника при помощи металлических трубок большего диаметра (можно использовать отрезки телескопической антенны).

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п
— быстро вращающееся твёрдое тело,
ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения.

Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии

  • воздействия на неё моментов внешних сил.
  • Обязательно посмотрите это видео.Это магазинный гироскоп:

Да,из мусора))нам понадобится-1.кусок ламината(нашол обрезок у деда на балконе), 2.Донышко и крышка консервной банки(съел фасоль-получил банку) 3.Стальная палочка(самая сложная деталь-нашол на улице) 4.Пластилин(спёр у сестры) 5.Гайки или(и)грузила 6.

два шурупа,кернер(острая штука на конце,сойдёт и шило,всё у деда) 6.проволока(медная толстая,у деда нашол)) 7.Поксипол(или др.застывающий клей,взял у деда)) 8.Изолента(там же)) 9.

Нитки(для запуска и кое-чего ещё,у бабушки)) а так же пила,отвёртка и др… общая идея понятна тут

далее вырежем из ламината рамку и согнём в кольцо проволоку,так же в шурупах надо пробить по углублению шилом(я не делал заново,я просто разобрал свой гироскоп и сфоткал части…))

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

потом соберём главную часть-ротор(или както по другому))берём донышко и горлышко(они одинаковые)делаем в них по дырке(в цетре!!)дырка должна быть толщиной с палку железную.Железный стержень обрежем по длине,концы заточим.

Что бы центровка была лучше,вставим стержень в дрель и как на станке заточим напильником с 2 сторон так же надо сделать канавку для завода ниткой(на фотке найдётё))на один из дисков намажем пластилина,а в него напихаем гаек и грузил(у кого есть стальное кольцо-ваще шикарно)затем соединим оба диска(бутерброд)и проткнём их через дырки осью.

Смаза всё ето дело поксиполом,засунем его(дело))в дрель и пока поксипол стынет,будем центровать диск(чтоб не бил)ето самая важная часть работы.Баланс должен быть идеальным.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Источник: https://masters-tut.ru/giroskop-svoimi-rukami-chertezhi-enciklopediya-tehnologii-i-metodik-dlya/

Платформа для настройки хвостового гироскопа

  • Некоторые пилоты, пренебрегая техникой безопасности, настройки вертолета 450 класса выполняют на вытянутой руке.
  • Вертолет без основных лопастей, закрепленный на платформе, нужно установить на ровную горизонтальную поверхность и выполнить все необходимые настройки.
  • Для изготовления платформы потребуются обрезки фанеры, втулка с подшипником, винты, гайки и пара гаек-барашков.

Так как я использую платформу для настройки вертолетов от 450 до 700 класса, то фанеру я рекомендую взять толщиной 5-6 мм.

Фанера меньшей толщины не выдерживает веса большого вертолета и прогибается.

Из фанеры делаем две заготовки размером 300×300 мм. Размечаем центр диагоналями.

  Трехосевой настольный гироскоп своими руками

На основание крепим ось. Сверлим центральное отверстие и отверстия под крепление. 

  1. Трехосевой настольный гироскоп своими руками
  2. Прикручиваем ось к основанию винтами с конической шляпкой.
  3. Во вращающейся пластине я просверлил большое отверстие под втулку. 
  4. Трехосевой настольный гироскоп своими руками
  5. Трехосевой настольный гироскоп своими руками   
  6. Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Во втулке установлены два подшипника, которые обеспечивают плавность хода.   Также короткими винтами с конической головкой фиксируем втулку с подшипниками. 

Для фиксации вертолета за шасси я сделал еще одну пластину из фанеры. Для этого во вращающуюся пластину завернул пару винтов, надеваем пластину-фиксатор и затягиваем от руки гайки-барашки.   Такое крепление надежно удерживает вертолет за полозья шасси. 

  • Трехосевой настольный гироскоп своими руками
  • Процесс настройки заключается в следующем:
  • — настройка гироскопа в нормальном режиме.
  • — настройка гироскопа в режиме удержания.
  • — настройка чувствительности гироскопа в различных полетных режимах.
  • Что касается хвоста, то серва должна быть в нейтральном положении.

Со стандартной сервой проще, включаем в приемник, а если серва расчитана на сигнал 760 мс, то нейтраль можно выставить сервотестером, иначе настраиваем гироскоп и переводим его в нормальный режим. Только после этого закрепляем качалку под 90 градусов, т.е. строго вертикально. Шарик вкручиваем на расстоянии 10-12 мм.

  1. Трехосевой настольный гироскоп своими руками
  2. Регулируем длину тяги так, чтобы был небольшой угол на лопастях для компенсации основного ротора.
  3. Трехосевой настольный гироскоп своими руками
  4. Реверс канала, если требуется, проверяем следующим образом — смещаем хвост влево, слайдер идет вправо.

Выставить конечные точки, чтобы слайдер не упирался в корпус хвостового редуктора и хвостового ротора. Это делаем через гироскоп или пульт, кому как нравится.

Все настройки выполняются в нормальном режиме. Проверить можно следующим образом — слайдер находится по центру, переместите балку в сторону, в результате слайдер сместится и вернется в то же центральное положение.

После настройки переведите гироскоп в режим AVSC (удержания хвоста).

В аппаратуре переключается режим гироскопа и выставляется его чувствительность, это если подключен соответствующий канал к приемнику. Обычно это значение составляет около 35-40%. При маленьком значении будет наблюдаться дрейф хвоста, при высоком вертолет будет трясти хвостом по горизонтали.

Читайте также:  Газогенератор своими руками

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

После выполненных настроек закрепляем вертолет к вращающемуся основанию и проверяем. Не забудьте снять основные лопасти.

Раскручиваем ротор. Смотрим на реакцию вертолета при отклонении стика. Нос вертолета должен следовать в ту же сторону куда отклоняете стик.

Гироскоп в нормальном режиме – хвост может немного смещаться, регулируем длину тяги, добиваясь минимального дрейфа. Зачем мы это делаем? Если настроить в нормале хвост, то гироскопу будет значительно легче работать в режиме удержания.

Переводим в режим удержания. Настраиваем чувствительность гироскопа. Переключаем полетные режимы и настраиваем для каждого свое значение.

Убедитесь еще раз в правильности выполненных настроек, только после этого можно совершить тестовый полет.

В заключении хочу добавить, что вращающаяся платформа позволяет настраивать вертолеты всех классов как флайбарных (FB), так и бесфлайбарных (FBL). Новичкам особенно рекомендую, так как она позволит понять принципы работы механизмов и электронных компонентов, а также избежать ошибок при настройке.

Источник: http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/1831/

Акселерометр и гироскоп MPU6050

Прежде чем приступить к рассмотрению модуля гироскопа и акселерометра, думаю, будет не лишним коротко разобраться что это такое. Гироскоп представляет собой устройство, реагирующее на изменение углов ориентации контролируемого тела. В классическом представлении это какой-то инерционный предмет, который быстро вращается на подвесах.

Как результат вращающийся предмет всегда будет сохранять свое направление, а по положению подвесов можно определить угол отклонения. На самом же деле электронные гироскопы построены по другой схеме и устроены немного сложнее (вращающийся волчок впихнуть в микросхему было бы не просто).

 Акселерометр — это устройство, которое измеряет проекцию кажущегося ускорения, то есть разницы между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением. На простом примере такая система представляет собой некоторую массу, закрепленную на подвесе, обладающим упругостью (пружина для хорошего примера).

Так вот если такую систему повернуть под каким-то углом, или бросить, или предать линейное ускорение, то упругий подвес отреагирует на движение под действием массы и отклонится и вот по этому отклонению определяется ускорение.

Таким образом, гироскоп реагирует на изменение в пространстве независимо от направление движения, с помощью акселерометра же может измерять линейные ускорения предмета, а так же и искусственно рассчитываемое расположение предмета в пространстве. Каждое устройство имеет свои достоинства и недостатки.

Микросхема MPU6050 содержит на борту как акселерометр, так и гироскоп, а помимо этого еще и температурный сенсор. MPU6050 является главным элементом модуля GY-531.

Помимо этой микросхемы на плате модуля расположена необходимая обвязка MPU6050, в том числе подтягивающие резисторы интерфейса I2C, а также стабилизатор напряжения на 3,3 вольта с малым падением напряжения (при питании уже в 3,3 вольта на выходе стабилизатора будет 3 ровно вольта) с фильтрующими конденсаторами.

Ну и бонусом на плате распаян SMD светодиод с ограничивающим резистором как индикатор питающего напряжения. Размер платы модуля GY-521 10 х 20 мм. 

Схема модуля представлена ниже (номиналы могут немного отличаться в разных версиях модуля):

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Характеристики MPU6050:

  • напряжения питания 2,375 — 3,46 вольт 
  • потребляемый ток до 4 мА
  • интерфейс передачи данных — I2C
  • максимальная скорость I2C — 400 кГц
  • вход для других датчиков I2C
  • внутренний генератор на 8 МГц (вне модуля возможность подключить внешний кварцевый резонатор на 32,768 кГц или 19,2 МГц)

Нужно отметить возможность MPU6050 работать в мастер режиме I2C для AUX выводов, к которым можно подключить еще один внешний датчик (например магнитометр). Честно говоря, я не понимаю для чего это вообще нужно, если проще подключать дополнительные датчики к общей шине I2C микроконтроллера.

Функции MPU6050:

  • трех осевой MEMS гироскоп с 16 битным АЦП
  • трех осевой MEMS акселерометр с 16 битным АЦП
  • Digital Motion Processor (DMP)
  • slave I2C для подключения к микроконтроллеру
  • master I2C для подключения к микросхеме дополнительного датчика
  • регистры данных датчиков
  • FIFO
  • прерывания
  • температурный сенсор
  • самопроверка гироскопа и акселерометра
  • регистр идентификации устройства

Внешний вид модуля GY-521:

Трехосевой настольный гироскоп своими руками Трехосевой настольный гироскоп своими руками

В комплекте идут штыревые соединения угловые и прямые. Припаян был прямой штыревой разъем.

Данные измерений датчиков можно считывать как из регистров хранения, так и пользоваться функциями FIFO.

Имеется отдельный регистр под названием Who am I, значение, записанное в этом регистре постоянно и его можно только считать, можно использовать как идентификатор устройства, значение в регистре 104 или 0х68.

Отдельным выводом является выход прерываний, который настраивается регистрами настройки под определенные события.

Датчики гироскопа и акселерометра изготовлены как MEMS (микроэлектромеханическая система) — внешнее воздействие на датчик сначала изменяет состояние механической части, затем изменение состояния механической части приводит к изменению сигнала электрической части.

Одним словом в одном корпусе собрана не только электроника, но и механика. В микросхеме MPU6050 содержится сразу два MEMS датчика, производитель утверждает, что их взаимное воздействие друг на друга сведено к минимуму. Ну что же, совсем не плохо за цену готового модуля порядка 2 уе.

Между прочим эти модули можно приобрести на торговых площадках aliexpress или ebay.

Разберемся как можно использовать датчики акселерометра и гироскопа. Температурный датчик трогать даже не будем — данные о температуре прочитали, перевели в человеческие значения и наслаждаемся. Гироскоп выдает значения мгновенной угловой скорости с разрешением, заданным в настройках, например 2000 градусов в секунду.

Если прошить микроконтроллер и смотреть на получаемые данные, то увидим только нули. Если начать крутить датчик, то получим мгновенные значения угловой скорости. Заметьте, что скорость мы получаем в градусах в секунду, а это значит, что линейные скорости не влияют на эти показания — показания будут изменяться только при повороте датчика в пространстве.

Далее с помощью этих данных можно получить ориентацию объекта в пространстве. Для этого нужно получить мгновенное значение угловой скорости и умножить его на промежуток времени между опросами датчика гироскопа.

Пример разрешение 2000 градусов в секунду, промежуток между опросами датчика 0,1 секунда, значение мгновенной скорости 300, значит 300*0,1=30 — за это время ось гироскопа была повернута на 30 градусов. Далее каждое полученное значение нужно сложить с предыдущим.

Если ось двигалась в одном направлении — значение 30 градусов, если в другом, то -30, таким образом, при возвращении датчика в исходное положение всегда (в идеале) будет 0, при отклонении от исходного положения, при выполнении вышеописанных действий, получим угол отклонения. Обрабатывая углы трех осей гироскопа можно получить ориентацию объекта в пространстве.

Таким образом, при интегрировании состояния угла положения, также интегрируется и погрешность — при длительном использовании можно получить уже абсолютно неправильные значения. Поэтому часто гироскоп используют в паре с акселерометром, образуя в простом варианте альфа-бета фильтр или комплементарный фильтр.

С акселерометром все проще. Измеряя ускорения трех осей датчика можно получить данные, преобразуя их с помощью геометрии, по которым можно также получить ориентацию объекта в пространстве.

Помимо этого акселерометр измеряет линейные ускорения, то есть ориентация объекта может искажаться при движении датчика в линейных направлениях. Также с помощью акселерометра можно определять движение объекта или его столкновение.

Например детектировать падение объекта или толчок о преграду, чтобы обходить это.

Данные от акселерометра получаем всегда достаточно точные, то есть нуль всегда остается нулем ни при каких воздействиях (имеется ввиду не зависит ни от времени, ни от характера воздействия), однако недостаток кроется в том, что данные идут шумом в некотором диапазоне данных, то есть до десятых долей градуса точно измерять угол не получится. Зато исходя из экспериментальных данных, точность до целых значений градуса держится вполне стабильно. Не забываем про влияние линейных ускорений.

Если датчик приобрели, можно переходить к рассмотрению внутренностей модуля, а именно главного элемента — микросхемы MPU6050. Информация хранится в регистрах микросхемы, которых более 100 (!). И вот тут то и кроется огромный подводный камень.

Читайте также:  Дым без огня своими руками

производитель не утрудился расписать в документации всю информацию, а привел лишь информацию о самом необходимом. На самом деле не известно даже сколько же всего там регистров, доступных для чтения или записи или того и другого. Также информации на некоторые регистры попросту нет, кроме его названия.

Ну что же, придется экспериментально определять влияния значений, записанных в некоторые регистры.

В конце статьи вы можете скачать исходный код примера использования данного модуля. Внутри вы найдете информацию о том как считывать данные датчиков модуля, а также инициализацию устройства или просто первоначальную настройку регистров для начала работы с модулем GY-521. 

Интерфейс I2C работает по стандартной схеме. Адрес микросхемы может быть двух значений (без бита чтения / записи) в зависимости от состояния вывода AD0 — b1101000, если AD0 соединен с землей и b1101001, если AD0 соединен с источником питания. Соответственно плюс бит чтения или записи.

Микросхема содержит Digital Motion Processor (DMP), он необходим для того, чтобы обрабатывать данные, получаемые из датчиков гироскопа и акселерометра.

Все это делается для того, чтобы повысить точность получаемых данных, так как при обработке данных на микроконтроллере точность может пострадать из-за снижения скорости их обработки.

Как правило, алгоритмы обработки движения должны работать с достаточно высокой частотой, обычно 200 Гц, как утверждает документация.

Что касается регистров, то их достаточно большое количество, необходимая информация находится в карте регистров на MPU6050, документ прилагается к статье. Помимо этого прилагается исходник с настройками этих регистров.

Для демонстрации работы модуля была собрана схема:

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Здесь использован микроконтроллер Atmega8, данные выводятся на ЖК дисплей 2004А (4 строки по 20 символов). На экран выводится следующая информация, полученная и преобразованная от микросхемы MPU6050 модуля: 1. значения по трем осям акселерометра, 2. значения по трем осям гироскопа, 3. температура, 4.

углы отклонения по данным акселерометра (рассчитаны ресурсами микроконтроллера), 5. поворот по оси Z по данным гироскопа (также путем подсчета микроконтроллером).

В первом и втором пункте данные имеют мгновенный характер — то есть именно то, что считывается из регистров хранения, это значит, что для гироскопа это скорость, в состоянии покоя все значения будут равны нулю.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Помимо этого, имеется 6 светодиодов, которые загораются в зависимости от положения датчика по оси Y акселерометра.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Модуль датчиков содержит уже стабилизатор на 3,3 вольта, поэтому его можно подключать как к 5 вольта, так и к 3,3 вольтам. Микроконтроллер запитывается от напряжения 3,3 вольта, чтобы не делать согласование уровней I2C.

Собранное устройство на макетной плате:

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Для программирования микроконтроллера конфигурация фьюз битов (Atmega8):

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Область применения таких датчиков достаточно широка. Данный модуль часто применяют для стабилизации полета квадрокоптера по причине совместного использования гироскопа и акселерометра.

Кроме этого модуль можно использовать для координации различных устройств — от просто детектора движения до системы ориентации различных роботов или управления движениями каким-либо устройствами.

Область подобных сенсорных устройств достаточно новая и интересная для изучения и применения в любительской технике.

  • В заключении хотелось бы отметить, что данные модуль — это недорогое и достаточно хорошее решение при необходимости использования гироскопа и / или акселерометра, большое количество настроек датчиков позволит настроить их под любые устройства, малые размеры модуля без труда позволят встраивать его в большинство схем.
  • К статье прилагается прошивка микроконтроллера, исходный код AVR Studio4, документация на MPU6050 и видео работы датчика в схеме.
  • Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Источник: https://cxem.net/mc/mc324.php

Механический роторный гироскоп из подручных материалов

Эта самоделка будет интересна, в первую очередь, маленьким детям. Особенно, если собирать ее вместе. А вообще изготовление роторного гироскопа из подручных средств — это отличный способ весело и с пользой провести свободное время. Несмотря на визуальную сложность всей конструкции, сделать ее очень просто, ведь, по сути, гироскоп — это обычный волчок, только с «секретом».

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Впрочем, сам принцип работы гироскопа также довольно прост: маховик вращается по часовой стрелке вокруг своей оси, которая, в свою очередь, сопряжена с кольцом и совершает вращательные движения в горизонтальной плоскости. Это кольцо жестко закреплено в другом кольце, поворачивающемся вокруг третьей оси. Вот и весь секрет.

Процесс изготовления роторного механического гироскопа

От пластиковой трубы отрезаем два кольца одинаковой ширины. Также потребуется подшипник, который нужно пролить суперклеем, чтобы он не крутился. Во внутреннее кольцо запрессовываем деревянную «таблетку», в которой по центру нужно просверлить отверстие под металлический стержень с заостренными концами.

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

На один край стержня надеваем кусок пластиковой трубки (можно позаимствовать с шариковой ручки). В пластиковом кольце сверлим два отверстия под стержень и стыкуем с вращающейся осью подшипника при помощи металлических трубок большего диаметра (можно использовать отрезки телескопической антенны).

Трехосевой настольный гироскоп своими руками

Затем надеваем на основную рамку второе пластиковое кольцо, предварительно сделав в нем небольшие прорези для более плотной «посадки». На последнем этапе по краям центральной оси приклеиваем утяжелители для баланса — стальные шарики. Подробный процесс сборки гироскопа смотрите в видеоролике на нашем сайте.

Оцените запись

Источник: https://sdelairukami.ru/mehanicheskij-rotornyj-giroskop-iz-podruchnyh-materialov/

Как сделать гироскоп

Вам понадобится

  • — две крышки от консервных банок
  • — кусочек ламината
  • — изолента
  • — гайки 6 шт.
  • — стальная ось или гвоздь
  • — пластилин
  • — клей
  • — 2 болта
  • — толстая проволока
  • — дрель, напильник

Инструкция

Имея эти запчасти, мы можем приступить к сбору ротора. Ровно по центру крышек от консервных банок пробиваем дырочки, желательно таким же гвоздем, как и тот, из которого мы будем делать ось ротора. Далее с помощью пластилина крепим гайки на крышке, можно положить больше шести, вес по краю ротора увеличит время его вращения. Далее делаем ось. Для этого закрепим электродрель в тисках, затянем в нем гвоздь без шляпки и напильником заточим. Так заточка оси будет располагаться максимально близко к центру оси. Заточить необходимо с двух сторон. Не вынимая заточенную ось из дрели, сделаем желоб для нити, которой будет запускать ротор. На ось прикрепляем крышку с гайками с помощью клея, но не используйте такой, который застывает слишком быстро. Хорошо подойдет «Поксипол». Промажьте гайки этим же клеем.

Теперь самое главное – балансировка. Пока клей сохнет, вам нужно идеально разместить грузы по краю крышки. Включаем дрель (вертикально), если вращающийся ротор бьет в какую-то сторону, то какой-то груз расположен не правильно. Поправляем, пробуем снова. Смазываем гайки сверху и накрываем второй крышкой. На края ротора приклеиваем изоленту. Сушим. Сам ротор готов!

Берем два болта подлиннее, крепим в тиски и пробиваем в них углубления, в которых будет закреплён ротор. Теперь нужно придумать внешнюю рамку. Из ламината вырезаем круг. Лучше заранее прорисовать его циркулем. Сразу прорисуйте вертикальную и горизонтальную линии под углом 90 градусов. Внутри вырезаем круг поменьше, но такой, чтобы туда помещался ротор.

По горизонтальным линиям делаем дырочки для болтов друг против друга. Вкручиваем болты. Между ними помещаем ось нашего гироскопа. При этом нельзя затягивать слишком плотно, иначе трение будет гасить скорость вращения, и ничего не получится. Оставьте около 1 мм хода, но так, чтобы гироскоп не вываливался из болтов.

Приклеиваем болты к планке, чтобы вибрация не выкрутила их из рамки.

Осталось только установить защиту. Берем толстую проволоку, сгибаем в кольцо. По месту отмеченной горизонтали прикрепляем к нашему изделию. Гироскоп готов. Наматываем ниточку на ось и, резко дергая за нее, проверяем работоспособность.

Полезный совет

как сделать гироскоп, ротор своими руками, роторный гироскоп

Источники:

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-29161-kak-sdelat-giroskop

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector