کاربردهای ژیروسکوپ در ابزارهای مختلف

کاربردهای ژیروسکوپ در ابزارهای مختلف:
ژیروسکوپ ها می توانند اجسام بسیار گیج کننده ای باشند زیرا به روش های عجیب و غریبی حرکت می کنند و حتی به نظر می رسد گرانش بر روی آن ها تأثیری ندارد. این ویژگی های خاص ژیروسکوپ را در همه چیز از دوچرخه تا سیستم ناوبری پیشرفته که در یک شاتل فضایی بسیار مهم کار می کند، می توان مشاهده کرد.

یک هواپیمای معمولی از ده ها ژیروسکوپ، در همه چیز از قطب نما تا خلبان خودکار استفاده می کند. ایستگاه فضایی میر روسیه از 11 ژیروسکوپ برای حفظ جهت خود نسبت به خورشید استفاده کرده و تلسکوپ فضایی هابل نیز دسته ای از ژیروسکوپ های ناوبری را در اختیار دارد. اثرات ژیروسکوپی در وسایل بازی مانند یو یو و فریزبی نیز نقش اساسی دارد.

تأثیر همه مواردی که در بالا بیان شد این است که هنگامی که یک ژیروسکوپ را بچرخانید، محور آن می خواهد همچنان در همان جهت ابتدایی باشد. اگر ژیروسکوپ را در مجموعه ای از جیمبال ها سوار کنید می تواند در همان جهت چرخش ابتدایی باقی بماند و این موضوع اساس کار یک قطب نمای ژیروسکوپی است.

اگر دو ژیروسکوپ که محورهای آن ها در زاویه راست یکدیگر قرار دارند را پشت سر هم روی یک سکو نصب کنید و سکو را داخل مجموعه ای از جیمبال ها قرار دهید، سکو کاملاً سفت و محکم باقی می ماند زیرا جیمبال ها به هر نحوی که می خواهند می چرخند. این اساس سیستم های ناوبری اینرسی (INS) است.

در یک INS، سنسورهای موجود در محورهای جیمبال هنگام چرخش سکو را تشخیص می دهند. INS از این سیگنال ها برای درک چرخش خودرو نسبت به سکو استفاده می کند.

اگر مجموعه ای از سه شتاب سنج حساس را به پلت فرم اضافه کنید، می توانید دقیقاً مشخص کنید که خودرو به کدام سمت می رود و حرکت آن در هر سه جهت چگونه تغییر می کند. با این اطلاعات، خلبان خودکار هواپیما می تواند هواپیما را در مسیر خود نگه دارد و سیستم هدایت ماهواره می تواند ماهواره را در مدار مورد نظر قرار دهد.

ژیروسکوپ در ابزارهای مختلف چگونه مورد استفاده قرار می گیرد؟
کاربرد ژیروسکوپ در یک استندیکم: در حین فیلمبرداری از صحنه تعقیب و گریز یک دوچرخه سوار سرعت در فیلم «بازگشت جدی» (Return of the Jedi) از یک استندیکم یا تثبیت کننده دوربین، به همراه دو ژیروسکوپ برای تثبیت بیشتر استفاده شد.

کاربرد ژیروسکوپ در شاخص جهت یابی:
ژیروسکوپ ها در شاخص جهت یابی استفاده می شوند که به عنوان ژیروس جهت دار نیز شناخته می شوند. شاخص جهت یابی وسیله ای برای پرواز است که در هواپیماها برای اطلاع خلبانان از مسیر و مسیر هواپیما استفاده می شود.

نشانگر جهت یابی دارای یک محور چرخش است که به صورت افقی تنظیم شده و به سمت شمال اشاره می کند. اما برخلاف قطب نمای مغناطیسی، به دنبال شمال نیست. در هواپیمای مسافربری، نشانگر جهت یابی به آرامی از شمال دور می شود و باید در فواصل زمانی منظم جهت گیری مجدد انجام شود و از قطب نمای مغناطیسی به عنوان مرجع استفاده شود.

کاربرد در قطب نمای ژیرو یا gyrocompass:
ژیروسکوپ جهت دار که در بالا در مورد آن صحبت کردیم، ممکن است به دنبال شمال نباشد، اما یک قطب نمای ژیرو این کار را می کند. این کار با تشخیص چرخش زمین به دور محور خود و سپس جستجوی شمال واقعی به جای شمال مغناطیسی انجام می شود. معمولاً در این قطب نما یک میراگر داخلی برای جلوگیری از عبور بیش از حد هنگام کالیبراسیون مجدد از حرکت ناگهانی وجود دارد.

کاربرد در شتاب سنج:
از ژیروسکوپ در کنار شتاب سنج ها نیز استفاده می شود که برای اندازه گیری شتاب مناسب مورد استفاده قرار می گیرند. در اینجا توجه به این نکته ضروری است که با اندازه گیری شتاب جسم و ادغام در طول زمان، می توان به سرعت جسم رسید.

با ادغام مجدد، می توان موقعیت جسم را تعیین کرد. در حالی که یک شتاب سنج ساده شامل وزنی است که می تواند آزادانه به صورت افقی حرکت کند، یک طرح پیچیده تر شامل یک ژیروسکوپ با وزن در یکی از محورها است.

کاربرد ژیروسکوپ در ابزار الکترونیکی:
با توجه به این واقعیت که ژیروسکوپ به محاسبه جهت و چرخش کمک می کند و برای حفظ جهت مرجع یا ایجاد ثبات در ناوبری مورد استفاده قرار می گیرد، طراحان آن ها را در فناوری مدرن گنجانده اند.

امروزه ژیروسکوپ علاوه بر استفاده در قطب نما، هواپیما و دستگاه های اشاره گر رایانه در لوازم الکترونیکی مصرفی نیز استفاده می شود. در واقع بنیانگذار اپل، استیو جابز، اولین فردی بود که استفاده یا کاربرد ژیروسکوپ را در لوازم الکترونیکی مصرفی رواج داد.

او این کار را با استفاده از ژیروسکوپ در گوشی های آیفون انجام داد. از آن زمان، ژیروسکوپ ها معمولاً در تلفن های هوشمند استفاده می شوند. علاوه بر این برخی از ویژگی های تلفن های اندروید مانند PhotoSphere یا 360 Camera and VR بدون سنسور ژیروسکوپ در تلفن به درستی کار نمی کنند. این حسگر ژیرو در تلفن های هوشمند ما است که سرعت و شتاب زاویه ای را حس و درک می کند.

این المان همان چیزی است که به ما امکان می دهد با استفاده از حسگر حرکتی با تلفن ها و تبلت های خود بازی کنیم. به طور مشابه، ژیروسکوپ تلفن هوشمند به ما کمک می کند فیلم ها یا عکس های 360 درجه تماشا کنیم. وقتی تلفن خود را حرکت می دهیم، عکس یا فیلم به دلیل وجود یک ژیروسکوپ کوچک در گوشی حرکت می کند.

کاربرد ژیروسکوپ در اسباب بازی ها:
ژیروسکوپ ها در اسباب بازی ها نیز استفاده می شوند، در واقع ژیروسکوپ های اسباب بازی وجود دارند که ابزارهای آموزشی فوق العاده ای را ایجاد می کنند زیرا به بچه ها در درک نحوه عملکرد ژیروسکوپ ها کمک می کند.

کاربرد ژیروسکوپ در دوچرخه:
گفته می شود ژیروسکوپ های چرخ برقی که در چرخ های دوچرخه قرار داده شده اند جایگزین مناسبی برای چرخ های کمکی در یادگیری دوچرخه سواری هستند.

کاربرد ژیروسکوپ در کشتی های کروز:
کشتی های کروز از ژیروسکوپ برای تراز کردن وسایل حساس به حرکت مانند میزهای بیلیارد استفاده می کنند.