Как работает гироскоп в телефоне
Перейти к содержимому

Как работает гироскоп в телефоне

  • автор:

Как работает гироскоп в телефоне

Мы редко задумываемся о том, чем напичкан наш смартфон. Раньше мы использовали его только для звонков и SMS, теперь же смартфоны стали меньше и быстрее ноутбуков и компьютеров. Современные смартфоны богаты на самые разные сенсоры и умные датчики, которые помогают пользоваться нам самыми простыми функциями. Датчики и сенсоры очень чувствительны к внешним изменениям. Поворачиваете смартфон горизонтально, а экран ориентируется вместе с вами? Значит, стоит поблагодарить гироскоп, установленный в вашем устройстве. Кстати, благодаря гироскопу существует VR и все, что с этим связано. Рассказываем, как работает гироскоп, зачем он нужен, как его откалибровать на Android, чем отличается гироскоп от акселерометра.

Как работает гироскоп в телефоне. Рассказываем, как работает гироскоп в смартфоне. Фото.

Рассказываем, как работает гироскоп в смартфоне

Что такое гироскоп

Гироскоп — это устройство, которое помогает определить положение тела в пространстве. Изобретен он был достаточно давно, еще в 1817 году, а повсеместное применение находит до сих пор. Аналоговый гироскоп состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси ротора-волчка, которая меняет положение в пространстве, а скорость вращения волчка превышает скорость поворота оси его вращения. Из-за этого волчок сохраняет свое положение независимо от сил, действующих извне. Для точного определения положения в пространстве такие нехитрые приборы используются в самолетах, ракетах, квадрокоптерах, планшетах и смартфонах.

Как работает гироскоп в смартфоне

Так выглядит гироскоп смартфона

Гироскоп в смартфонах и других умных устройствах сильно отличается от обычных, хоть и выполняет ту же функцию. Механическая энергия в нем преобразуется в электрическую, что формируется в в алгоритм работы. В умных устройствах гироскоп представляет собой подвижные вещества, которые смещаются под наклоном, меняя электрическую емкость конденсаторов, связанную с процессором вашего смартфона. Самый просто вариант гироскопа выглядит как две подвижные единицы, которые меняют положение и посылают сигнал датчикам. При повороте устройства двигается и весь гироскоп, который посылает сигнал об изменившемся местоположении. Благодаря этому нехитрому устройству вы можете встряхивать смартфон и переворачивать, чтобы работали интересные фичи, встроенные в операционную систему вашего смартфона. Если вы планируете пользоваться устройством с VR, например, очками или шлемом, то гироскоп будет играть в этом важную роль, отслеживая повороты головы и направляя виртуальный взгляд именно туда, куда направлен ваш взор. Что еще интересного скрывает VR? Читайте наши материалы в Яндекс.Дзен — пишем то, о чем еще никто не знает!

Чем гироскоп отличается от акселерометра

Чем гироскоп отличается от акселерометра. Акселерометр помогает в играх на смартфоне. Фото.

Акселерометр помогает в играх на смартфоне

Если вы любите иногда играть на смартфоне, то эти два датчика делают вашу жизнь гораздо проще. Они оба предназначены для того, чтобы определять положение гаджета в пространстве. Если гироскоп высчитывает угол наклона вашего смартфона относительно поверхности, передавая информацию в операционную систему, то акселерометр очень точно вычисляет ускорение. Именно поэтому наши смартфоны неплохо справляются с функцией шагомеров. Данные будут плюс-минус точными: можете попробовать сравнить их с данными ваших умных часов или фитнес-браслета, отличия будут незначительными. В современных смартфонах устанавливают и гироскоп, и акселерометр, что помогает избежать случайных поворотов экрана при его перемещении. Что еще интересного хотите узнать о смартфоне? Пишите нам в Telegram-чате!

Как проверить гироскоп в смартфоне

Как проверить гироскоп в смартфоне. С помощью видео в 360 можно проверить работоспособность смартфона. Фото.

С помощью видео в 360 можно проверить работоспособность смартфона

Все современные смартфоны оборудованы этими датчиками. Но если вам интересен принцип их работы, то есть отличный способ.

  • Откройте приложение YouTube
  • Найдите в поиске любое видео, которое поддерживает просмотр в режиме 360 градусов
  • Попробуйте покрутить телефон. Если изображение меняется относительно угла наклона, то гироскоп работает нормально
  • Если ничего не меняется, проверьте, не выключена ли функция автоповорота экрана
  • Проверить этот датчик можно и в играх с дополненной реальностью. Самый простой пример — игра Pokemon Go

Проверить наличие и работоспособность устройств можно также в приложении AIDA64. Устанавливаете приложение и получаете информацию в разделе «Датчики» обо всех установленных комплектующих в вашем смартфоне.

Как откалибровать гироскоп на Android

Гироскоп — это самостоятельный датчик, который невозможно настроить самостоятельно. Он есть во всех смартфонах и включить/отключить его нельзя, он всегда работает. В этой ситуации возможно лишь настроить или откалибровать акселерометр. Например, включить или выключить функцию поворота экрана.

Как откалибровать гироскоп на Android. Функция «Автоповорот экрана» помогает избежать случайной смены ориентации экрана. Фото.

Функция «Автоповорот экрана» помогает избежать случайной смены ориентации экрана

Для калибровки акселерометра используется стороннее приложение Accelerometer Calibration. Мобильное устройство кладется на ровную поверхность, а когда показывающий равновесие шарик окажется в прицеле, надо нажать кнопку «Calibrate».

Гироскоп — это один из важнейших датчиков наряду с датчиком освещенности. Он помогает пользоваться навигацией, меняя положение телефона. Без него не работал бы автоповорот экрана,

Оставить комментарий в Telegram. Поделитесь мнением в чате читателей Androidinsider.ru

Теги

  • Дисплей телефона
  • Игры для Android
  • Мобильные технологии

Для чего нужен гироскоп в телефоне: 5 способов упростить жизнь пользователя

Для чего нужен гироскоп в телефоне: 5 способов упростить жизнь пользователя

«Gyro» — вращать, «scopus» — наблюдать. Из этих двух слов образовалось название прибора, сохраняющего устойчивое положение относительно оси вращения. Это устройство, известное еще с 19 века, сейчас используется в бытовой технике, судоходстве и даже космической отрасли для определения положения тела в пространстве относительно Земли.

Разберемся, как устроен, как включить, как работает и как узнать, есть ли гироскоп в телефоне и для чего его применять. Сразу подчеркнем, что эта система в гаджетах сильно отличается от обычного прибора, но действует по тому же принципу.

Что такое гироскоп в смартфоне

Очевидно, что оснастить гаджет таким устройством невозможно. Разработчики Apple первые придумали и реализовали идею микрочипа, способного проанализировать положение телефона в пространстве.

Gsensor состоит из механической и электронной части и преобразовывает угловые скорости в звуковой сигнал. На деле это выглядит так:

  • при повороте телефона двигается весь гироскоп;
  • подвижные вещества в нем меняют местоположение;
  • микропроцессор фиксирует изменения углов наклона и подает сигнал

Простая технология, размещенная в миллиметровом датчике, расширяет возможности телефона и значительно повышает комфорт пользователей. Рассмотрим, в чем конкретно это выражается.

Зачем гироскоп в смартфоне

Благодаря этому устройству, вы простым поворотом гаджета сможете управлять многими процессами. Вот, например, для чего нужен гироскоп в телефоне:

  • улучшить качество игры, устраивая эффектные гонки или бои;
  • рассматривать электронные карты под нужным углом;
  • получить максимально широкий выбор функций в калькуляторе;
  • применить телефон вместо строительного уровня, установив программу;
  • повысить уровень комфорта при чтении, просмотре видео и фотографий.

Наличие гироскопа в смартфоне дает возможность использовать и функцию встряхивания. Тогда, как в назойливой рекламе «Ты тряси, тряси смартфон. », одним движением руки легко ответить на звонок или переключить мелодию.

Так что этот сенсор весьма удобная штука и его потенциал еще не исчерпан. Разработчики продолжают совершенствовать его и расширять функционал.

Гироскоп в смартфоне: как узнать есть или нет

Gsensor относится к основным датчикам современных сенсорных телефонов, но в некоторых моделях все-таки отсутствует. Вот несколько способов, как узнать, есть ли в телефоне гироскоп:

  • Прочитать характеристики на сайте производителя или в инструкции.
  • Скачать одно из специальных приложений и зайти в раздел «Мои устройства».
  • Проверить, есть ли в телефоне автоповорот экрана — это одна из полезных функций гироскопа.

Датчик всегда находится в активном состоянии, поэтому вопрос, как включить гироскоп на телефоне, отпадает сам собой. Внутри него расположены механические частицы, поэтому возможны повреждения. Тогда придется заменить сенсор или попробовать его откалибровать. Это поможет и при отсутствии поломок, просто для более точного действия, например, чтобы устранить случайные изменения положения интерфейса.

Как настроить гироскоп на телефоне за 2 минуты

Перед регулировкой датчика убедитесь, что сенсор предусмотрен производителем, действуя по вышеуказанной схеме. Далее установите одну из специализированных программ для калибровки сенсора.

Разместите гаджет на ровной поверхности и запустите приложение. На экране появится красная точка. Проверьте, чтобы она находилась в центре квадрата, и нажмите кнопку «Откалибровать». После этого ваш Gsensor будет работать с точностью швейцарских часов.

X-Mobile.ru: обширный ассортимент смартфонов и высокий сервис

Теперь вы знаете, для чего нужен и как проверить, есть ли гироскоп в смартфоне, и легко справитесь с его использованием. Об этой и других опциях и характеристиках гаджетов вам подробно и понятно расскажут наши менеджеры. Обращайтесь за консультацией или самостоятельно выбирайте и заказывайте модель.

Гироскоп в смартфоне — что это и зачем нужен?

Александр Абрамов 25 мая 2020 просмотров: 26591

Одним из датчиков, который отвечает за множество полезных функций в современном смартфоне, является гироскоп. Слово состоит из двух древнегреческих: "гирос", что значит "вращение" и "скопео", что означает "наблюдаю". Изобрел гироскоп в начале 19-го столетия немецкий математик Иоанн Боненбергер. А уже в 1852 году французский физик Леон Фуко усовершенствовал устройство и впервые использовал его как прибор, показывающий направление вращения Земли.

Что такое гироскоп?

Самыми простыми примерами гироскопа в классическом "доцифровом" виде являются известные нам игрушки волчок и юла — при вращении они сохраняют свое устойчивое положение относительно оси вращения. В более сложном — гироскоп в так называемом кардановом подвесе (по имени итальянского математика Джероламо Кардано, подробно описавшего устройство подвеса еще в 16-ом веке).

Игрушка гироскоп-волчок

Он представляет собой следующую конструкцию: вращающийся ротор закреплен во внутреннем кольце, которое может вращаться вокруг горизонтальной оси. Внутреннее кольцо с ротором, в свою очередь, закреплено на наружном кольце, которое вращается вокруг вертикальной оси и закреплено на раме гироскопа, благодаря чему ось ротора может поворачиваться в любом направлении вокруг некоторой неподвижной точки. При этом, как бы не поворачивалась рама гироскопа, ось ротора при вращении сохраняет свое неизменное направление в пространстве.

Гироскоп в кардановом подвесе

Благодаря этому свойству с помощью гироскопа можно определять точное расположение предметов в пространстве, а также измерять углы их отклонения относительно плоскостей.

Устройство нашло применение в судоходстве в качестве гирокомпаса, затем было успешно задействовано в авиационной отрасли для определения положения летательного аппарата относительно земной поверхности в виде авиагоризонта, а позднее перекочевало и в космонавтику. Гироскопы функционируют в бытовой технике и в мобильных гаджетах. Так зачем же он нужен в смартфонах и какие функции выполняет?

Как работает гироскоп в смартфоне?

Гироскоп с современном смартфоне представляет собой миниатюрный датчик (микрочип), автоматически меняющий ориентацию экрана гаджета на основании полученной информации о его положении в пространстве.

Микрочип гироскопа

Всякий раз, когда мы наклоняем, поворачиваем или перемещаем мобильное устройство, он отслеживает и рассчитывает изменения углов наклона относительно оси, и, при необходимости, компенсирует и стабилизирует эти изменения. Технически такой гироскоп — это преобразователь угловых скоростей в электрический сигнал. Размеры датчика составляют не более нескольких миллиметров, при этом в нем присутствуют механическая и электронная части одновременно.

Как работает гироскоп в смартфоне

"Пионером" в использовании гироскопов стала компания Apple, которая оснастила таким чипом свою разработку iPhone 4, за счет чего были существенно расширены функциональные возможности устройства. Пользователи получили возможность читать с экрана не только в вертикальной, но и в горизонтальной ориентации, листать страницы вместо скроллинга и даже переключать музыкальные треки, просто встряхивая гаджет. Затем гироскопом оснастили свои разработки и другие производители мобильных устройств.

Какие функции выполняет гироскоп в смартфоне?

В мобильных телефонах гироскоп обычно работает в паре с акселерометром. За счет такого взаимодействия повышается чувствительность гаджета к любому наклону или повороту. Пользователи могут на практике оценить все полезные функции гироскопа при работе с устройством:

Ориентация экрана

Первая, и самая известная функция гироскопа, как уже упоминалось выше, это автоматическая смена вертикальной и горизонтальной ориентации экрана, в зависимости от его поворота. Например, просмотр видео и фото более удобен в горизонтальной ориентации, равно как и их перемотка, перелистывание и прочие функции. Поворот экрана может потребоваться при работе со смешанным контентом, текстовыми документами и чтении электронных книг.

Автоматическая смена вертикальной и горизонтальной ориентации экрана

Геолокация в пространстве

При работе с электронными картами гироскоп помогает определять точное местоположение на местности и направление движения. Пользователь поворачивает карту в нужную сторону, задействуя GPS-навигацию и ориентируясь на местности. С поворотом устройства будет поворачиваться и карта.

Гироскоп помогает определять точное местоположение на местности

Мобильные игры и виртуальная реальность

Гироскоп в сочетании с акселерометром дают неограниченные возможности для поклонников мобильных игр, добавляя удобство и визуальную реалистичность. Чтобы навести прицел в стрелялке, эффектно войти в поворот в автогонках, направить свой взгляд в определенную точку в симуляторе, бродилке или другой вашей любимой игре, теперь нет необходимости нажимать кнопки на экране или делать жесты — достаточно лишь изменить положение своего гаджета в руках или повращать устройство в пространстве.

Гироскоп расширяет возможности для поклонников мобильных игр

Без гироскопа в смартфоне не обойтись при использовании шлема виртуальной реальности и в играх с дополненной реальностью. Датчик потребуется для отслеживания поворотов головы, а ваш виртуальный взгляд будет направлен в ту сторону, в которую смотрят ваши глаза.

Встряхивание

После установки специальных приложений в смартфоне становится доступна функция встряхивания, которую можно настроить для совершения многих полезных действий. С помощью встряхивания можно, к примеру, отвечать на звонки, просматривать фото и изображения, переворачивать страницы электронной книги и даже переключать музыкальные треки в плеере.

Благодаря гироскопу в смартфоне становится доступна функция встряхивания

Работа с приложениями

Гироскоп является незаменимым помощником в работе многих приложений. К примеру, в горизонтальном калькуляторе пользователю доступен более широкий выбор математических и тригонометрических функций, чем в вертикальной ориентации того же приложения. Или, допустим, смартфон можно использовать в качестве строительного уровня, предварительно установив одно из специальных приложений.

Гироскоп является незаменимым помощником в работе многих приложений

Датчик может использоваться с любыми сторонними и встроенными приложениями, которые применяют в своей работе наклон устройства – навигационными и строительными программами, 3D-играми и другими.

Как узнать, есть ли гироскоп в смартфоне?

После того, как мы узнали что такое гироскоп и какие функции он выполняет в смартфоне, самое время выяснить установлен ли он в ваш гаджет или нет? Самый простой способ сделать это — изучить технические характеристики устройства на официальном сайте производителя, или посетить один из специализированных сайтов-агрегаторов технических данных мобильных устройств, к примеру https://www.devicespecifications.com/ru. Если такой информации там нет, то можно использовать следующие приложения:

AnTuTu Benchmark

Программа предназначена не только для проверки и тестирования производительности мобильных устройств, но также показывает их характеристики, наличие и названия установленного в них оборудования. Установите приложение на смартфон и зайдите в раздел "Мое устройство", затем проскрольте немного вниз и во вкладке "Датчики" вы увидите данные всех датчиков вашего устройства:

Узнаем наличие гироскопа в программе AnTuTu Benchmаrk

При отсутствии датчика в смартфоне напротив пункта "Гироскоп" вместо его названия будет указано "Не поддерживается".

Sensor Sense

Другой вариант проверки — установка специализированного приложения Sensor Sense. Оно выводит не только список всех установленных датчиков, но и их показания. После установки программы смотрим, есть ли в списке датчиков гироскоп:

Список датчиков в приложении Sensor Sense

AIDA64

Ещё один прекрасный инструмент для проверки данных и сведений о конфигурации устройства это AIDA64. Какие датчики и сенсоры есть в смартфоне можно узнать на вкладке "Датчики" приложения:

Проверка наличия гироскопа в приложении AIDA64

Ролики YouTube с пометкой "360˚"

Интересным визуальным способом определения наличия гироскопа в устройстве является просмотр роликов с пометкой "360˚" в приложении YouTube. Для этого введите в его поисковую строку запрос "360 видео", запустите один из результатов поиска и следуйте дальнейшим инструкциям на экране. Если для управления взглядом вам будет достаточно поворота смартфона, то можете быть уверены, что гироскоп в смартфоне есть, при его же отсутствии — только жестом пальца по экрану:

Управление взглядом в роликах YouTube с пометкой

Возможные недостатки

Иногда функция гироскопа может мешать пользователю — если устройство чутко реагирует на изменения его положения, например при чтении электронной книги изменяется ориентация страницы. Если такое поведение датчика мешает, то в таких случаях можно отключить автоматический поворот экрана в настройках смартфона:

Как это работает. Гироскоп

Как это работает. Гироскоп

Механизм, изобретенный в начале XIX века, сегодня находит применение практически повсеместно. Гироскопы используются в системах навигации кораблей и самолетов, в мобильных устройствах, игровых приставках и квадрокоптерах. Рассказываем об удивительном гироскопе – его истории, устройстве и принципе действия.

От детского волчка до полетов в космос

В основе многих научных открытий лежит наблюдение за простыми повседневными вещами. Так и один из важных приборов, применяющихся в составе современных устройств, – гироскоп – родился из старинной детской игрушки, известной как волчок. Сильно раскрученный волчок, удерживающий вертикальное положение даже при воздействии на него внешних сил, привлек внимание ученых. Изучая его свойства, люди науки задумывались о практическом применении эффекта. Волчком интересовались англичанин Исаак Ньютон, российский академик Леонард Эйлер, опубликовавший в 1765 году труд «Теория движения твердых тел», и другие ученые.

Foucault

Первые механические гироскопы появились в начале XIX века. Но только в 1852 году французский физик Леон Фуко предложил использовать устройство для контроля изменения направления и дал ему название «гироскоп». Первый промышленный гироскоп был создан в конце XIX века − австрийский инженер Людвиг Обри придумал использовать его для стабилизации курса торпеды.

Следующим шагом в истории гироскопии стало создание лазерного гироскопа. Подготовка к его «рождению» заняла практически весь XX век, ведь для этого нужно было подтянуть квантовую физику и создать новые методы обработки материалов. Разработка лазерных гироскопов началась в 1970-х годах, а массовое применение пришлось на 2000-е. Сегодня мы находимся на этапе развития нового поколения гироскопов – волновых твердотельных и микромеханических.

В наше время гироскопы применяются в самых разных областях: для стабилизации фото- и видеокамер, в мобильных устройствах и игровых контроллерах, в огнестрельном оружии и робототехнике, в гироскутерах и квадрокоптерах, в системах навигации и управления в авиации, на кораблях и в космосе. Современные гироскопы на МЭМС-технологиях могут достигать миллиметровых размеров.

Устройство механического гироскопа

Как мы уже выяснили, гироскопы различаются в зависимости от принципа действия. Волчок, или юла – это простейший вариант механического гироскопа. Если массивный волчок раскрутить до достаточно высокой скорости, он сможет долго простоять в вертикальном положении, пока не затормозится, а также практически не отклоняться по вертикальной оси при применении к нему силы. Волчок не падает благодаря тому, что вращающееся тело стремится сохранить величину своей угловой скорости и направление оси вращения. Свободно вращающийся волчок под воздействием внешней силы отклоняется не в направлении этой силы, а перпендикулярно ей. Это явление называется прецессией.

Рассмотрим устройство на примере чуть более сложного роторного гироскопа с тремя степенями свободы. Подобный гироскоп, способный выполнять роль гирокомпаса, демонстрировал Леон Фуко. Три степени свободы гироскопа обеспечиваются с помощью карданового подвеса. Он состоит из двух колец: большого кольца, которое может вращаться вокруг вертикальной оси, и малого кольца, вращающегося вокруг горизонтальной оси. Внутри малого кольца закрепляется вращающееся тело – ротор. В результате благодаря кардановой системе подвеса ось ротора может иметь любое направление.

Механический гироскоп в движении

Для начала работы ротор раскручивается: чем быстрее раскручено колесо ротора, тем выше его сопротивление изменениям направления оси вращения. Как бы мы ни вращали все устройство, движущийся внутри него ротор сохраняет направление оси вращения в пространстве.

На этих свойствах вращающегося гироскопа основана работа гирокомпаса. Например, в авиации гирокомпас позволяет определять положение самолета в отсутствие ориентиров. Если самолет кренится в продольной или поперечной плоскости, с помощью гирокомпаса пилот увидит это отклонение по приборам. Кроме того, гирокомпас необходим в работе автопилота.

При очевидной полезности у механического гироскопа есть ряд недостатков. Для его стабильной работы нужны уникальные подшипники и предельная балансировка. Кроме того, на точность показаний влияет неизбежное трение в осях устройства.

Лазерный гироскоп − до сих пор на высоте

Избавиться от перечисленных слабых мест механики удалось в гироскопах следующего поколения − лазерных. В основе работы лазерного гироскопа – эффект Саньяка, открытый еще в 1913 году. Его суть заключается в том, что время прохождения светового луча по замкнутому контуру зависит от того, покоится или вращается данный контур, а также от направления его вращения. Применить этот эффект в гироскопии удалось только с появлением лазеров.

Первые работы по созданию лазерного гироскопа были начаты практически одновременно в США и СССР. В 1962 году американские ученые В. Мацек и Д. Девис создали и запустили первый макетный образец лазерного гироскопа на базе кольцевого газового He-Ne-лазера. В середине 1963 года аналогичный результат был достигнут советскими учеными Л.Н. Курбатовым (НИИПФ) и В.Н. Курятовым (НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха, сегодня входит в холдинг «Швабе» Ростеха).

UTK_1221.jpgБесплатформенная навигационная система БИНС-СП-1 с лазерным гироскопом

Впоследствии наиболее значимые разработки лазерных гироскопов были организованы в НИИ «Полюс» под руководством его основателя М.Ф. Стельмаха, а начиная с 1969 года запущено промышленное производство и поставки серийных образцов.

Сегодня применяются лазерные гироскопы трех основных типов – вибрационный, фарадеевский и зеемановский. У первого частотная подставка основана на механическом реальном вращении гироскопа путем угловых вибраций, у второго и третьего – на искусственном, электрически управляемом расщеплении частот встречных волн в гироскопе. Лазерные гироскопы используются в составе инерциальных навигационных систем, позволяющих определять местоположение самолета без опоры на внешние источники информации.

Помимо НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха на сегодняшний день масштабными производителями лазерных гироскопов являются Раменский приборостроительный завод и Тамбовский завод «Электроприбор», входящие в «Концерн Радиоэлектронные технологии». Их гироскопы применяются в навигационных устройствах, которые устанавливаются на десятки моделей российских самолетов и вертолетов. Несмотря на общую тенденцию к миниатюризации техники и на совершенствование гироскопов на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС-технологии), лазерные гироскопы в силу своей высокой точности продолжают доминировать на рынке навигационных устройств.

События, связанные с этим

Как это работает. Высотомер

Ка-62: из военных в гражданские

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *