саморобний гіроскоп

гіроскоп (Від грец. Yupo «кругове обертання» і okoпеw «дивитися») - швидко обертається тверде тіло, основа однойменного пристрою, здатного вимірювати зміна кутів орієнтації пов'язаного з ним тіла відносно інерціальної системи координат, як правило засноване на законі збереження обертального моменту (моменту імпульсу).

Сама назва "гіроскоп" і робочий варіант цього пристрою придумав в 1852 р французький вчений Жан Фуко.

Серед механічних гіроскопів виділяється роторний гіроскоп - швидко обертається тверде тіло, вісь обертання якого здатна змінювати орієнтацію в просторі. При цьому швидкість обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту осі його обертання. Основна властивість такого гіроскопа - здатність зберігати в просторі незмінне напрямок осі обертання при відсутності впливу на неї моментів зовнішніх сил.

Для виготовлення гіроскопа нам знадобиться:

1. Шматок ламінату;
2. Денце 2 шт. від консервної банки;
3. Сталева паличка;
4. Пластилін;
5. Гайки або (і) грузила;
6. Два шурупа;
7. Дріт (мідна товста);
8. поксіпол (або ін. Застигає клей);
9. Ізолента;
10. Нитки (для запуску і дечого ще);
11. А так же інструмент: пила, викрутка, керн і ін ...

Загальна ідея зрозуміла викладена на малюнку:

приступаємо:

1) Беремо ламінат і вирізаємо з нього 8-ми вугільну рамку (на фото вона 6-ти вугільна). Далі висвердлюємо в ній 4 дірки: 2 (на кінцях) по фронту, 2 впоперек (то ж на кінцях), дивись фото. Тепер зігнемо в кільце дріт (діаметр дроту приблизно дорівнює діаметру рамки). Візьмемо 2-ва шурупа (болта) і пробьyoм в них по поглибленню на кінцях шилом або кернів (на худий кінець можна висвердлити дрилем).

2) Потрібно зібрати головну частину - ротор. Для цього беремо 2-ва денця від консервної банки і робимо в них по дірці в центрі. Дірка діаметром повинна відповідати вісь-стрижня (який ми туди вставимо). Щоб зробити вісь-стрижень візьмемо цвях або довгий болт і обрізаємо по довжині, кінці треба ув'язнити. Щоб центрування була краще, вставимо стрижень в дриль і як на верстаті заточена напилком або точильним каменем з 2-х сторін. Добре б ще зробити канавку на ньому для заводу ниткою. На один з дисків намажемо пластиліну, і в нього напхати гайок і вантажив (у кого є сталеві кільце, то це ще краще). Тепер з'єднуємо обидва диска (по типу бутерброд) і протикає їх через дірки віссю-стрижнем. Змащуємо все це справа поксіпол (або іншим клеєм), вставимо наш ротор в дриль і поки поксіпол застигає, будемо центрувати диск (це найважливіша частина роботи). Баланс повинен бути ідеальним.

3) Збираємо по картинці, вільний хід ротора вгору-вниз повинен бути мінімальним (відчувається, але чуть-чуть).

4) Ставимо захист з дроту, прикріплюємо її ниткою або клеєм, і все наш гіроскоп готовий.

саморобний гіроскоп

гіроскоп (Від грец. Yupo «кругове обертання» і okoпеw «дивитися») - швидко обертається тверде тіло, основа однойменного пристрою, здатного вимірювати зміна кутів орієнтації пов'язаного з ним тіла відносно інерціальної системи координат, як правило засноване на законі збереження обертального моменту (моменту імпульсу).

Сама назва "гіроскоп" і робочий варіант цього пристрою придумав в 1852 р французький вчений Жан Фуко.

роторний гіроскоп - швидко обертається тверде тіло, вісь обертання якого здатна змінювати орієнтацію в просторі. При цьому швидкість обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту осі його обертання. Основна властивість такого гіроскопа - здатність зберігати в просторі незмінне напрямок осі обертання при відсутності впливу на неї моментів зовнішніх сил.

Для виготовлення гіроскопа нам знадобиться:

1. Шматок ламінату;
2. Денце 2 шт. від консервної банки;
3. Сталева паличка;
4. Пластилін;
5. Гайки або (і) грузила;
6. Два шурупа;
7. Дріт (мідна товста);
8. поксіпол (або ін. Застигає клей);
9. Ізолента;
10. Нитки (для запуску і дечого ще);
11. А так же інструмент: пила, викрутка, керн і ін ...

Загальна ідея зрозуміла викладена на малюнку:

приступаємо:

1) Беремо ламінат і вирізаємо з нього 8-ми вугільну рамку (на фото вона 6-ти вугільна). Далі висвердлюємо в ній 4 дірки: 2 (на кінцях) по фронту, 2 впоперек (то ж на кінцях), дивись фото. Тепер зігнемо в кільце дріт (діаметр дроту приблизно дорівнює діаметру рамки). Візьмемо 2-ва шурупа (болта) і пробьyoм в них по поглибленню на кінцях шилом або кернів (на худий кінець можна висвердлити дрилем).

2) Потрібно зібрати головну частину - ротор. Для цього беремо 2-ва денця від консервної банки і робимо в них по дірці в центрі. Дірка діаметром повинна відповідати вісь-стрижня (який ми туди вставимо). Щоб зробити вісь-стрижень візьмемо цвях або довгий болт і обрізаємо по довжині, кінці треба ув'язнити. Щоб центрування була краще, вставимо стрижень в дриль і як на верстаті заточена напилком або точильним каменем з 2-х сторін. Добре б ще зробити канавку на ньому для заводу ниткою. На один з дисків намажемо пластиліну, і в нього напхати гайок і вантажив (у кого є сталеві кільце, то це ще краще). Тепер з'єднуємо обидва диска (по типу бутерброд) і протикає їх через дірки віссю-стрижнем. Змащуємо все це справа поксіпол (або іншим клеєм), вставимо наш ротор в дриль і поки поксіпол застигає, будемо центрувати диск (це найважливіша частина роботи). Баланс повинен бути ідеальним.

3) Збираємо по картинці, вільний хід ротора вгору-вниз повинен бути мінімальним (відчувається, але чуть-чуть).

Одного разу я спостерігав розмова двох друзів, точніше подруг:

А: О, знаєш, у мене новий смартфон, в ньому є навіть вбудований гіроскоп

Б: Аа, так, я теж скачала собі, поставила гіроскоп на місяць

А: Емм, ти точно впевнена, що це гіроскоп?

Б: Так, гіроскоп для всіх знаків зодіаку.

Щоб таких діалогів в світі стало трохи менше, пропонуємо дізнатися, що таке гіроскоп і як він працює.

Гіроскоп: історія, визначення

Гіроскоп - прилад, який має вільну вісь обертання і здатний реагувати на зміну кутів орієнтації тіла, на якому він встановлений. При обертанні гіроскоп зберігає своє становище незмінним.

Саме слово походить від грецьких gyreuо - обертатися і skopeo - дивитися, спостерігати. Вперше термін гіроскоп був введений Жаном Фуко в 1852 році, але винайшли прилад раніше. Це зробив німецький астроном Йоганн Боненбергер в 1817 році.

Являють собою обертаються з високою частотою тверді тіла. Вісь обертання гіроскопа може змінювати свій напрям в просторі. Властивостями гіроскопа мають обертові артилерійські снаряди, гвинти літаків, ротори турбін.

Найпростіший приклад гіроскопа - дзига або добре всім відома дитяча іграшка дзига. Тіло, що обертається навколо певної осі, яка зберігає положення в просторі, якщо на гіроскоп не діють якісь зовнішні сили і моменти цих сил. При цьому гіроскоп має стійкість і здатний протистояти впливу зовнішньої сили, що багато в чому визначається його швидкістю обертання.

Наприклад, якщо ми швидко розкрутимо дзигу, а потім штовхнемо її, вона не впаде, а продовжить обертання. А коли швидкість дзиги впаде до певного значення, почнеться прецесія - явище, коли вісь обертання описує конус, а момент імпульсу дзиги змінює напрямок в просторі.

види гіроскопів

Існує безліч видів гіроскопів: двох і триступеневе (Поділ за ступенями свободи або можливим осях обертання), механічні, лазерні і оптичні гіроскопи (поділ за принципом дії).

Розглянемо найпоширеніший приклад - механічний роторний гіроскоп. По суті це дзига, обертається навколо вертикальної осі, що обертається навколо горизонтальної осі і в свою чергу закріплена в ще одній рамі, що повертається вже навколо третьої осі. Як би ми не повертали дзига, він завжди буде знаходиться саме в вертикальному положенні.

застосування гіроскопів

Завдяки своїм властивостям гіроскопи знаходять дуже широке застосування. Вони використовуються в системах стабілізації космічних апаратів, в системах навігації кораблів і літаків, в мобільних пристроях і ігрових приставках, а також в якості тренажерів.

Цікавить, як такий прилад може поміститися в сучасний мобільний телефон і навіщо він там потрібен? Справа в тому, що гіроскоп допомагає визначити положення пристрою в просторі і дізнатися кут відхилення. Звичайно, в телефоні немає безпосередньо обертового дзиги, гіроскоп являє собою мікроелектромеханічних систем (МЕМС), що містить мікроелектронні і мікромеханічні компоненти.

Як це працює на практиці? Уявімо, що ви граєте в улюблену гру. Наприклад, гонки. Щоб повернути кермо віртуального автомобіля не потрібно натискати ніяких кнопок, досить лише змінити положення свого гаджета в руках.

Як бачимо, гіроскопи - дивовижні прилади, що володіють корисними властивостями. Якщо вам знадобиться вирішити задачу на розрахунок руху гіроскопа в поле зовнішніх сил, звертайтеся до фахівців студентського сервісу, які допоможуть вам впорається з нею швидко і якісно!

Ця саморобка буде цікава, в першу чергу, маленьким дітям. Особливо, якщо збирати її разом. А взагалі виготовлення роторного гіроскопа з підручних засобів - це відмінний спосіб весело і з користю провести вільний час. Незважаючи на візуальну складність всієї конструкції, зробити її дуже просто, адже, по суті, гіроскоп - це звичайний дзига, тільки з «секретом».

Втім, сам принцип роботи гіроскопа також досить простий: маховик обертається за годинниковою стрілкою навколо своєї осі, яка, в свою чергу, пов'язана з кільцем і здійснює обертальні рухи в горизонтальній площині. Це кільце жорстко закріплено в іншому кільці, поворачивающемся навколо третьої осі. Ось і весь секрет.

Процес виготовлення роторного механічного гіроскопа

Від пластикової труби відрізаємо два кільця однакової ширини. Також буде потрібно підшипник, який потрібно пролити суперклеєм, щоб він не крутився. Під внутрішнє кільце запресовувати дерев'яну «таблетку», в якій по центру потрібно просвердлити отвір під металевий стрижень з загостреними кінцями.

На один край стрижня надягаємо шматок пластикової трубки (можна запозичити з кулькової ручки). У пластиковому кільці свердлимо два отвори під стрижень і стикуємося з обертається віссю підшипника за допомогою металевих трубок більшого діаметра (можна використовувати відрізки телескопічної антени).

Серед механічних гіроскопів виділяється роторний гіроскоп - швидко обертається тверде тіло, вісь обертання якого здатна змінювати орієнтацію в просторі. При цьому швидкість
обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту осі його
обертання. Основна властивість такого гіроскопа - здатність зберігати в
просторі незмінне напрямок осі обертання при відсутності
впливу на неї моментів зовнішніх сил.

Обов'язково подивіться це відео.
Це магазинний гіроскоп:

Так, зі сміття)) нам знадобиться-1.кусок ламінату (нашол обрізок у діда на
балконі), 2.Донишко і кришка консервної банки (з'їв квасоля-отримав
банку) 3.Стальная паличка (найскладніша деталь-нашол на вулиці)
4.Пластілін (спер у сестри) 5.Гайкі або (і) грузила 6.два
шурупа, кернер (гостра штука на кінці, зійде і шило, все у діда)
6.проволока (мідна товста, у діда нашол)) 7.Поксіпол (або др.застивающій
клей, взяв у діда)) 8.Ізолента (там же)) 9.Ніткі (для запуску і дечого
ще, у бабусі)) а так само пила, викрутка і ін ...
загальна ідея зрозуміла тут

потім зберемо головну частину-ротор (або както по іншому)) беремо денце і
горлечко (вони однакові) робимо в них по дірці (в цетрі !!) дірка повинна
бути товщиною з палицю железную.Железний стрижень обрізаємо по довжині, кінці
заточім.Что б центрування була краще, вставимо стрижень в дриль і як на
верстаті заточена напилком з 2 сторін так само треба зробити канавку для
заводу ниткою (на фотке найдётё)) на один з дисків намажемо пластиліну, а
в нього напхати гайок і вантажив (у кого є сталеве кільце-ваще
шикарно) потім з'єднаємо обидва диска (бутерброд) і проткнём їх через дірки
осью.Смаза все ето дело поксіпол, засунь її (справу)) в дриль і поки
поксіпол холоне, будемо центрувати диск (щоб не бив) ето найважливіша
частина работи.Баланс повинен бути ідеальним.

Роторний гіроскоп - швидко обертається тверде тіло, вісь обертання якого здатна змінювати орієнтацію в просторі. При цьому швидкість обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту осі його обертання.
Даний гіроскоп здатний зберігати в просторі незмінне напрямок осі обертання при відсутності впливу на неї моментів зовнішніх сил.

Не зрозуміло? Дивимося відео - як працює гіроскоп.

Як зробити гіроскоп

Робити його будемо з підручних засобів.

знадобиться:

• обрізок ламінату;
• 2 кришки / дна консервної банки;
• сталевий стрижень;
• гайки;
• 2 шурупа;
• кернер;
• мідний дріт;
• клей «поксіпол»;
• ізоляційна стрічка.

Вирізаємо з ламінату основну рамку. Мідний дріт згинаємо в вигляді кільця, а в шурупах за допомогою керна робимо поглиблення.

Обрізаємо сталевий стрижень потрібної довжини і заточуємо кінці. Так само потрібно зробити канавку для нитки.

ротор

У двох кришках від консервних банок проробляємо отвори по центру. На одну з кришок намазуємо пластилін і на нього прикріплюємо гайки. Закриваємо другий кришкою і вставляємо стрижень. Змащуємо з двох сторін «поксіпол» і поки клей не застиг необхідно центрувати диск, вставивши його в дриль. Баланс повинен вийти ідеальним.

Збираємо гіроскоп. Ротор повинен ворушитися між шурупами зовсім трохи.

Встановлюємо кільце з дроту. Готово.

За матеріалами сайту: sam0delka.ru

Механічний гіроскоп - не таке вже складне пристрій, при цьому його робота - досить гарне видовище. Його властивості вивчають вчені вже більше двохсот років. Можна було б подумати, що все вивчено, адже давно вже знайдено і практичне застосування і тема повинна бути закритою.

Але знаходяться захоплені люди, які не втомлюються стверджувати, що при роботі гіроскопа відбувається зміна його ваги при обертанні в ту чи іншу сторону або в певній площині. Причому звучать такі висновки, як ніби гіроскоп долає гравітацію. Або він утворює так звану зону гравітаційної тіні. І нарешті, знаходяться люди, які говорять, що якщо швидкість обертання гіроскопа перевищити до деякої критичної величини, то даний пристрій набуває негативний вагу починає відлітати від Землі.

З чим же ми маємо справу? Можливість прориву цивілізації або псевдонаукове оману?

Теоретично зміна ваги можливо, але на таких великих швидкостях, що експериментально це перевірити неможливо в звичайних умовах. Але є люди, які запевняють, що вони бачили подолання земного тяжіння при швидкості обертання всього в межах декількох тисяч хвилин. Перевірці до цієї гіпотези присвячений даний експеримент.

Характеристики найпростішого саморобного гіроскопа.

Далеко не кожному по можливості зібрати гіроскоп. Авто ролика зібрав гіроскоп масою понад 1 кг. Максимальна швидкість обертання 5000 оборотів. Якщо ефект зміни ваги дійсно присутня, він буде помітний на важільних вагах. Їх точність, з огляду на тертя в шарнірах, лежить в межах 1 гр.

Приступимо до експерименту.

Спочатку розкрутимо урівноважений гіроскоп в горизонтальній площині за годинниковою стрілкою. Обертається маховик ніколи не буде повністю урівноважений, так як неможливо зробити його ідеальну балансування. Та й немає ідеальних підшипників.

Звідки виникає осьова і радіальна вібрація, яка переходить на коромисло ваг? В результаті чого може виникнути уявне збільшення або зменшення ваги? Спробуємо розкрутити маховик в іншу сторону, щоб перевірити теорію про те що саме напрямок обертання грає головну роль в гравітаційному затемненні. Але, схоже, дива так і не відбудеться.

Що буде, якщо підвісити і розкрутити гіроскоп у вертикальній площині? Але і в цьому випадку не відбувається ніяких змін на вагах.

Примусова прецесія.

Можливо в школі або в інституті вам показували таку установку для демонстрації примусової прецесії. Якщо розкрутити гіроскоп, наприклад, за годинниковою стрілкою у вертикальній площині, а потім повернути його знову ж за годинниковою стрілкою, якщо дивитися зверху, але вже в горизонтальній площині, то він як би злітає. Таким чином він реагує на зовнішні впливи і прагне поєднати оснь і напрямок свого обертання з віссю і напрямком обертання в новій площині.

У деяких людей раптово нарившіх цю тему, складається хибне розуміння цього процесу. Мм здається, що механічний гіроскоп здатний злетіти, якщо його примусово розкрутити в другій площині і таким чином нібито можна створити інноваційний двигун. У той же час гіроскоп тут піднімається лише тому, що відштовхується від підставка, що обертається, а вона в свою чергу відштовхується від столу. В невагомості сумарний імпульс такої конструкції буде дорівнює нулю.

Гіроскопи призначені для демпфірування кутових переміщень моделей навколо однієї з осей, або стабілізації їх кутового переміщення. Застосовуються в основному на літаючих моделях у випадках, коли необхідно підвищити стабільність поведінки апарату або створити її штучно. Найбільше застосування (близько 90%) гіроскопи знайшли в вертольотах звичайної схеми для стабілізації щодо вертикальної осі шляхом управління кроком рульового гвинта. Це обумовлено тим, що вертоліт має нульовий власної стабільністю по вертикальній осі. У літаках гіроскоп може стабілізувати крен, курс і тангажу. Курс стабілізують в основному на турбореактивних моделях для забезпечення безпечного зльоту і посадки, - там великі швидкості і злітні дистанції, а ВПП, як правило, вузька. Тангажу стабілізують на моделях з малої, нульовий, або негативною поздовжньої стійкістю (з задньої центруванням), що підвищує їх маневрені можливості. Крен корисно стабілізувати навіть на навчальних моделях.

На літаках і планерах спортивних класів гіроскопи заборонені вимогами FAI.

Гіроскоп складається з датчика кутової швидкості і контролера. Як правило, вони конструктивно об'єднані, хоча на застарілих, а також "крутих" сучасних гіроскопах розміщені в різних корпусах.

По конструкції датчиків обертання, гіроскопи можна розділити на два основні класи: механічні і пьезо. Точніше, зараз ділити особливо вже не на що, тому що механічні гіроскопи повністю зняті з виробництва як морально застарілі. Проте, розпишемо і їх принцип роботи теж, хоча б заради історичної справедливості.

Основу механічного гіроскопа складають тяжкі диски, закріплені на валу електродвигуна. Двигун в свою чергу має одну ступінь свободи, тобто може вільно обертатися навколо осі, перпендикулярної валу двигуна.

Розкручені двигуном важкі диски мають гіроскопічним ефектом. Коли вся система починає обертатися навколо осі, перпендикулярної двом іншим, двигун з дисками відхиляється на певний кут. Величина цього кута пропорційна швидкості повороту (ті, хто цікавиться силами, що виникають в гіроскопах, можуть глибше ознайомитися з коріолісовим прискоренням в спеціальній літературі). Відхилення мотора фіксується датчиком, сигнал якого надходить на блок електронної обробки даних.

Розвиток сучасних технологій дозволило розробити більш досконалі датчики кутових швидкостей. В результаті з'явилися пьезогіроскопи, які до теперішнього часу повністю витіснили механічні. Звичайно, вони як і раніше використовують ефект коріолісова прискорення, але датчики є твердотільними, тобто обертові частини відсутні. У найбільш поширених датчиках використовуються вібруючі пластини. Повертаючись навколо осі, така пластина починає відхилятися в площині, перпендикулярній площині вібрації. Це відхилення вимірюється і надходить на вихід датчика, звідки знімається вже зовнішньої схемою для подальшої обробки. Найвідомішими виробниками подібних датчиків є фірми Murata і Tokin.

Приклад типової конструкції п'єзоелектричного датчика кутових швидкостей дан на наступному малюнку.

У датчиків подібної конструкції є недолік у вигляді великого температурного дрейфу сигналу (тобто при зміні температури на виході пьезодатчика, що знаходиться в нерухомому стані, може з'явитися сигнал). Однак гідності, одержувані натомість, набагато перекривають цю незручність. Пьезогіроскопи споживають набагато менший струм в порівнянні з механічними, витримують великі навантаження (менш чутливі до аварій), дозволяють більш точно реагувати на повороти моделей. Що стосується боротьби з дрейфом, то в дешевих моделях пьезогіроскопов є просто регулювання "нуля", а в більш дорогих - автоматична установка "нуля" мікропроцесором при подачі живлення і компенсація дрейфу температурними датчиками.

Життя, однак, не стоїть на місці, і ось уже в новій лінійці гіроскопів від Futaba (Сімейство Gyxxx з системою "AVCS") вже стоять датчики від Silicon Sensing Systems, які дуже вигідно відрізняються за характеристиками від продуктів Murata і Tokin. Нові датчики мають більш низький температурний дрейф, нижчий рівень шумів, дуже високу віброзащіщенность і розширений діапазон робочих температур. Це досягнуто за рахунок зміни конструкції чутливого елемента. Він виконаний у вигляді кільця, що працює в режимі згинальних коливань. Кільце робиться методом фотолітографії, як мікросхема, тому датчик називається SMM (Silicon Micro Machine). Не будемо заглиблюватися в технічні подробиці, цікаві зможуть знайти все тут: http://www.spp.co.jp/sssj/comp-e.html. Наведемо лише кілька фотографій самого датчика, датчика без верхньої кришки і фрагмента кільцевого пьезоелемента.

Типові гіроскопи і алгоритми їх роботи

Найбільш відомими виробниками гіроскопів на сьогоднішній день є фірми Futaba, JR-Graupner, Ikarus, CSM, Robbe, Hobbico і т.д.

Тепер розглянемо режими роботи, які використовуються в більшості випускаються гіроскопів (всякі незвичайні випадки розглянемо потім окремо).

Гіроскопи зі стандартним режимом роботи

В цьому режимі гіроскоп демпфує кутові переміщення моделі. Такий режим дістався нам у спадок від механічних гіроскопів. Перші пьезогіроскопи відрізнялися від механічних в основному датчиком. Алгоритм роботи залишився незмінним. Суть його зводиться до наступного: гіроскоп вимірює швидкість повороту і видає корекцію до сигналу з передавача, щоб уповільнити обертання, наскільки це можливо. Нижче дається пояснювальна блок-схема.

Як видно з малюнка, гіроскоп намагається придушити будь-який обертання, в тому числі і те, яке викликано сигналом з передавача. Щоб уникнути такого побічного ефекту, бажано на передавачі задіяти додаткові мікшери, щоб при відхилення ручки управління від центру, чутливість гіроскопа плавно зменшувалася. Таке мікшування може бути вже реалізовано всередині контролерів сучасних гіроскопів (щоб уточнити, чи є воно чи ні - подивіться характеристики пристрою і керівництво по експлуатації).

Регулювання чутливості реалізується декількома способами:

1. Дистанційне регулювання відсутній. Чутливість задається на землі (регулятором на корпусі гіроскопа) і не змінюється під час польоту.
2. Дискретне регулювання (dual rates gyro). На землі задається два значення чутливості гіроскопа (двома регуляторами). В повітрі можна вибирати потрібне значення чутливості по каналу регулювання.
3. Плавне регулювання. Гіроскоп виставляє чутливість пропорційно сигналу в регулюючому каналі.

В даний час практично всі сучасні пьезогіроскопи мають плавне регулювання чутливості (а про механічних гіроскопах можна вже сміливо забути). Виняток становлять тільки базові моделі деяких виробників, де чутливість встановлюється регулятором на корпусі гіроскопа. Дискретне регулювання необхідна тільки з примітивними передавачами (де немає додаткового пропорційного каналу або не можна виставити тривалості імпульсів в дискретному каналі). В цьому випадку в канал регулювання гіроскопа можна включити невеликий додатковий модуль, який буде видавати задані значення чутливості в залежності від положення тумблера дискретного каналу передавача.

Якщо говорити про переваги гіроскопів, що реалізують тільки "стандартний" режим роботи, то можна відзначити, що:

• Такі гіроскопи мають досить низьку ціну (внаслідок простоти реалізації)
• При установці на хвостову балку вертольота, новачкам простіше виконувати польоти по колу, так як за балкою можна особливо не стежити (балка сама розгортається по ходу руху вертольота).

недоліки:

• У недорогих гіроскопах термокомпенсация зроблена недостатньо добре. Необхідно вручну виставляти "нуль", який може зміститися при зміні температури повітря.
• Доводиться застосовувати додаткові заходи щодо усунення ефекту придушення гіроскопом керуючого сигналу (додаткове мікшування в каналі управління чутливості або збільшення витрат рульової машинки).

Ось досить відомі приклади описаного типу гіроскопів:

При виборі рульової машинки, яка буде підключатися до гіроскопа, слід віддавати перевагу більш швидким варіантів. Це дозволить домогтися більшої чутливості, без ризику, що в системі виникнуть механічні автоколивання (коли через перерегулирования керма починають самі рухатися з боку в бік).

Гіроскопи з режимом утримання напрямки

В цьому режимі стабілізується кутове положення моделі. Для початку маленька історична довідка. Першою фірмою, яка зробила гіроскопи з таким режимом, була CSM. Режим вона назвала Heading Hold. Оскільки назва була запатентовано, інші фірми стали вигадувати (і патентувати) свої власні назви. Так виникли марки "3D", "AVSC" (Angular Vector Control System) та інші. Таке різноманіття може повалити новачка в легке замішання, але насправді, ніяких принципових відмінностей в роботі таких гіроскопів немає.

І ще одне зауваження. Все гіроскопи, які мають режим Heading Hold, підтримують також і звичайний алгоритм роботи. Залежно від виконуваного маневру, можна вибирати той режим гіроскопа, який більше підходить.

Отже, про новий режим. У ньому гіроскоп не пригнічує обертання, а робить його пропорційним сигналу з ручки передавача. Різниця очевидна. Модель починає обертатися саме з тією швидкістю, з якою потрібно, незалежно від вітру та інших факторів.

Подивіться блок-схему. По ній видно, що з керуючого каналу і сигналу з датчика виходить (після суматора) різницевий сигнал помилки, який подається на інтегратор. Інтегратор ж змінює сигнал на виході до тих пір, поки сигнал помилки не буде дорівнює нулю. Через канал чутливості регулюється постійна інтегрування, тобто швидкість відпрацювання рульової машинки. Зрозуміло, вищенаведені пояснення досить приблизні і мають ряд неточностей, але ж ми збираємося не робити гіроскопи, а застосовувати їх. Тому нас набагато більше повинні цікавити практичні особливості застосування подібних пристроїв.

Переваги режиму Heading Hold очевидні, але хочеться особливо підкреслити плюси, які проявляються при установці такого гіроскопа на вертоліт (для стабілізації хвостової балки):

• на вертольоті початківець пілот в режимі висіння може практично не управляти хвостовим гвинтом
• відпадає необхідність в микшировании кроку хвостового гвинта з газом, що дещо спрощує підготовку до польоту
• тріммірованіе хвостового гвинта можна виробляти без відриву моделі від землі
• стає можливим виконання таких маневрів, які раніше були утруднені (наприклад, політ хвостом вперед).

Для літаків застосування даного режиму теж може бути виправдано, особливо на деяких складних 3D-фігурах на кшталт "Torque Roll".

Разом з тим слід зазначити, що кожен режим роботи має свої особливості, тому використання Heading Hold всюди поспіль не є панацеєю. При виконанні звичайних польотів на вертольоті, особливо новачками, використання функції Heading Hold може привести до втрати управління. Наприклад, якщо не управляти хвостовій балкою при виконанні віражів, то вертоліт перекинеться.

Як приклади гіроскопів, які підтримують режим Heading Hold, можна навести такі моделі:

Перемикання між стандартним режимом і Heading Hold проводиться через канал регулювання чутливості. Якщо міняти тривалість імпульсу в одну сторону (від середньої точки), то гіроскоп буде працювати в режимі Heading Hold, а якщо в іншу - то гіроскоп перейде в стандартний режим. Середня точка - коли тривалість канального імпульсу дорівнює приблизно 1500 мкс; тобто, якщо б ми підключили на цей канал рульову машинку, то вона встановилася б в середнє положення.

Окремо варто торкнутися теми застосовуваних рульових машинок. Для того, щоб домогтися максимального ефекту від Heading Hold, потрібно ставити кермові машинки з підвищеною швидкістю роботи і дуже високою надійністю. При підвищенні чутливості (якщо швидкість відпрацювання машинки дозволяє), гіроскоп починає перекладати сервомеханизм дуже різко, навіть зі стуком. Тому машинка повинна мати серйозний запас міцності, щоб довго прослужити і не вийти з ладу. Перевагу варто віддавати так званим "цифровим" машинкам. Для найсучасніших гіроскопів розробляють навіть спеціалізовані цифрові сервомашинки (наприклад, Futaba S9251 для гіроскопа GY601). Пам'ятайте, що на землі, через відсутність зворотного зв'язку від датчика вражений, якщо не вжити додаткових заходів, то гіроскоп обов'язково виведе рульову машинку в крайнє положення, де вона стане відчувати максимальне навантаження. Тому якщо в гіроскоп і рульову машинку не вбудовані функції обмеження ходу, то рульова машинка повинна вміти витримувати великі навантаження, щоб не вийти з ладу ще на землі.

Спеціалізовані літакові гіроскопи

Для застосування в літаках з метою стабілізації крену почали випускати спеціалізовані гіроскопи. Від звичайних вони відрізняються тим, що мають ще один канал зовнішньої команди.

При управлінні кожного елерона окремим серво, самолетчікі з комп'ютерної апаратурою задіють функцію флаперонов. Мікшування відбувається на передавачі. Однак контролер літакового гіроскопа на моделі автоматично визначає синфазное відхилення обох каналів елеронів і не заважає йому. А протифазне відхилення задіюється в петлі стабілізації крену - в ній присутні два суматора і один датчик кутової швидкості. Інших відмінностей немає. Якщо елерони керуються від одного серво, то спеціалізований літаковий гіроскоп не потрібен, згодиться і звичайний. Літакові гіроскопи роблять фірми Hobbico, Futaba і інші.

Торкаючись застосування гіроскопів на літаку, потрібно відзначити, що не можна використовувати режим Heading Hold на зльоті і посадці. Точніше, в той момент, коли літак стосується землі. Це тому, що коли літак знаходиться на землі, він не може нахилити або повернути, тому гіроскоп виведе рулі в яке-небудь крайнє положення. А при відриві літака від землі (або відразу після посадки), коли модель має велику швидкість, сильне відхилення рулів може зіграти злий жарт. Тому настійно рекомендується використовувати гіроскоп на літаках в стандартному режимі.

У літаках ефективність керма і елеронів пропорційна квадрату швидкості польоту літака. При широкому діапазоні швидкостей, що характерно для складного пілотажу, необхідно компенсувати це зміна регулюванням чутливості гіроскопа. Інакше при розгоні літака система перейде в автоколивальний режим. Якщо ж поставити відразу низький рівень ефективності гіроскопа, то на малих швидкостях, коли він особливо потрібен, від нього не буде належного ефекту. На справжніх літаках таке регулювання робить автоматика. Можливо, скоро так буде і на моделях. У деяких випадках перехід в автоколебательний режим органу управління корисний - при дуже низьких швидкостях польоту літака. Багато напевно бачили, як на МАКС-2001 "Беркут" С-37 показував фігуру "Харрієр". Переднє горизонтальне оперення при цьому працювало в автоколивальних режимі. Гіроскоп в каналі крену дозволяє робити літак "несваліваемим на крило". Детальніше про роботу гіроскопа в режимі стабілізації тангажу літаків можна почитати в відомої монографії І.В.Остославского "Аеродинаміка літака".

висновок

В останні роки з'явилося багато дешевих моделей мініатюрних гіроскопів, що дозволяють розширити сферу їх застосування. Простота інсталяції і низькі ціни виправдовують використання гіроскопів навіть на навчальних і радіобойцових моделях. Міцність п'єзоелектричних гіроскопів така, що при аварії швидше зіпсується приймач або серво, ніж гіроскоп.

Питання про доцільність насичення літаючих моделей сучасної авіоникой кожен вирішує сам. На наш погляд, в спортивних класах літаків, - принаймні, на копіях, гіроскопи все-таки з часом дозволять. Інакше неможливо забезпечити реалістичний, схожий на оригінал політ зменшеної копії через різних чисел Рейнольдса. На хоббійних апаратах застосування штучної стабілізації дозволяє розширити діапазон погодних умов польотів, і літати в такий вітер, коли тільки ручне управління не в змозі утримати модель.