航模 陀螺仪 原理

Question

最近喜欢上了航模，知道航模一般都有一个叫做“陀螺仪”的东西。
我看了看，是一个“电路板”。
这个电路板怎么就是“陀螺仪”。他单独的肯定不能运作，一定要和一些传感器相连才行，这些传感器，又有哪些呢？

陀螺仪怎么就能让飞机稳定的飞行了呢？
陀螺仪我在网上找了几张图片，是几个“环”套在一起。
怎么，芯片里有这种东西？
那陀螺仪是怎么感知航模的运动状态的呢？

陀螺仪好像是靠 大地磁场 磁力线 作为参照方向，而设计制作的，对吗？
平衡仪好像是靠 大气红外线 作为参照方向，而设计的，对吗？

Answer 1

你所查找的“带环”的陀螺仪是机械陀螺仪，主要是利用角动量守恒原理，因此它主要是一个不停转动的物体，它的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化。

你看到的是个电路板的陀螺仪是 MEMS陀螺仪，也就是微机电陀螺仪，在航模、手机、相机中广泛运用，MEMS陀螺仪利用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力，里面是不会有圈圈环环的，哈哈~~~

其基本原理如下：

MEMS陀螺仪通常有两个方向的可移动电容板。径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动（有点象加速度计中的自测试模式），横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化（就象加速度计测量加速度）。因为科里奥利力正比于角速度，所以由电容的变化可以计算出角速度。

现在你明白这玩意儿是咋把角运动信号转换成电信号的了吧，但是要想了解陀螺仪导航原理，百度限制作答的1W字不够写的，哈哈~~这属于惯性导航范畴了，可以多交流。

作答完毕，希望有帮助。

给你张iphone的陀螺仪照片，哈哈

Answer 2

陀螺仪扫盲
看到很多新手老是问几个常见问题，今天手痒，写个贴子扫扫盲。
1，陀螺仪是怎么工作的
陀螺仪说白了有两个部分：a,角速度传感器，b,纠偏电路。
角速度传感器用来检测某个轴向是否发生了偏转，最常见的就是直升机上，机尾是否发生了偏转，这个时候，这个轴就是直升机的主轴。就是说机尾把一动，传感器就告诉控制系统：我检测到了偏转，方向xx,转动速率 xx度/秒。
这时候纠偏电路就来了，经过计算后发出了纠偏信号：以xx的力度，向xx方向发出反映。这个反映在直升机上一般就是告诉尾舵机偏转多少角度，偏转方向是什么。

2,啥叫感度
其实问题1搞清楚了，这个问题就很简单，就是纠偏电路有多“疯狂”
感度高了，偏转速度只要高那么一点点，陀螺仪的控制电路发出的纠偏信号就更加强烈点。让舵机之类的转动角度更大些。
不是感度越高越好，反映过渡，你会发现直升机的尾巴来回摆。。本来就是阿，人家用了一点力气推一下你，用了2倍的力气顶。。你说你还能原地不动吗？动了传感器又来告状了。。
你不是白费力气阿。

3，啥叫锁定式陀螺仪？啥叫非锁定。
先说非锁定：这个陀螺仪比较初级，比较懒惰，啥时候他检测到了偏转信号，他就发出纠偏信号，反正按照感度值来吗，啥时候偏转信号没了，他也停了。
这种工作模式比较被动，外来干扰源，如果长时间，高强度的来，直升机就会慢慢跟随偏转，你可以把这种陀螺仪当作一个减速片，只不过减缓偏转程度罢了，时间长了，还是偏。

再说锁定：这种陀螺仪有一个积分电路，没学过高等数学？没关系，就是由个程序阿，他拿了支笔记录，噢，我现在已xx速度,偏转了xx秒，所以阿总共偏转了xx度，好啦我来纠偏，反正不纠正到原来的角度我不停。

4，啥叫双感度？
上面说了感度，因为感度比较死，陀螺仪也不知道直升机的转速是多少阿，要知道告高速状态和悬停状态下的尾桨转速不一样啊，同样的感度可不行，引此需要不同飞行状态人工切换感度。

双感度陀螺仪一般可以切换锁定/非锁定模式还能还能切换各个模式下的感度。。

5，都是双感度，都是锁定的，价格怎么差这么多阿。。
我说了，陀螺仪两个主要部件，传感器，控制电路。
传感器也有高低档的，有什么压电拉，smm，mems,df导弹上用的肯定激光的。反正记住一分价钱一分货，压电现在淘汰拉，建议不要买，除非你准备用在非锁定场合，还说得过去。
控制电路也是很重要的，你说阿，我刚才说的纠偏看似简单，但是每秒几百次上千次，而且情况千差万别。。不要小看，还要可靠。。精准。。打牌陀螺的程序可是高度机密。。。一些新品没过关就推向市场，空中失灵。。所以500以上你不可能看到有人用杂牌，怎么也要应该来个401吧。

陀螺仪原理介绍
陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。
飞行方向陀螺仪的作用是控制航向，并能自动修正方向偏差，使飞行器沿预定的航线飞行。
传统的航模用陀螺仪一般为纯硬件速率控制模式，即采用P比例控制线性补偿技术，根据陀螺传感器实时检测机体旋转加速度以模拟信号输出，该信号经硬件电路跟踪放大并与一个多谐振荡器产生的方波共同整形，形成一个角位置偏差补偿控制信号，然后叠加到尾舵机控制信号上，一同控制尾舵机动作，从而实现自动修正航向。其存在的缺陷：由于仅采用P比例控制技术，对于比例控制而言，虽然控制响应速度快，但无法消除自控制误差，且由于机体旋转速度受环境影响变化快且复杂，即使硬件电路设计了PLL锁相环等自动跟踪电路，硬件电路仍然控制精度不高。那每次变化调整产生的稳态误差就不可避免，只要存在控制误差，则随时间的增长，累积到一定程度，其值可能变得很大，足以造成机体角位置漂移，也就是不锁尾或不锁头了。
而锁尾陀螺仪在原有技术的基础上通过增加了软件算法实现对控制误差的修正，使机体角位置飘移的现象得以大大的抑制，真正做到了锁尾。

Answer 3

陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫做陀螺仪。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
在现实生活中，陀螺仪发生的进给运动是在重力力矩的作用下发生的。
特性
陀螺仪被广泛用于航空、航天和航海领域。这是由于它的两个基本特性：一为定轴性（inertia or rigidity），另一是进动性（precession），这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

Answer 4

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪多用于导航、定位等系统。
陀螺仪的特性：
1、定轴性： 陀螺在转动时，如果作用在它上面的外力的力矩为零，由角动量定理可知，这时陀螺对于支点的角动量守恒，在运动中角动量的方向始终保持不变. 因此，每一个点在运动的时候，都极力使自己始终停留在跟旋转轴垂直的那个平面上.
2、进动性：当陀螺高速旋转时，陀螺的中心轴像是绕着一个竖立的杆子在转圈，这种高速自转物体的轴在空间转动的现象叫做进动.这是因为当陀螺受到对于支点的重力的力矩作用时，根据角动量定理，角动量的矢量方向便随着陀螺的转动，描出一个圆锥体.
3、章动性：陀螺不可能永无止境地旋转下去，当陀螺由于摩擦而开始慢慢下落时，所做的运动就是章动.章动是指刚体做进动时，绕自转轴的角动量的倾角在两个角度之间变化，拉丁语的意思就是点头.
在天文导航和地形导航中利用惯性传感器（陀螺仪、加速度计）进行研究导航与制导的技术称为惯性导航。它是一种完全自主的导航技术，主要依靠测量载体的加速度（惯性）和转角，推算出载体的瞬时速度、位置和姿态。惯性导航的基础是载体的加速度测量（用加速度计）。导航期间，平台的稳定性需要陀螺仪来保证.
基于以上，零偏科技采用航空航天器的自主导航技术一- 惯性导航技术，引入惯性技术中的核心器件“陀螺”，自主研发的地下管线惯性定位仪（惯性陀螺仪），对地下管道的三维位置信息进行精准测量，是国内最早从事研发地下管线惯性陀螺仪的团队，很多技术达到了国际领先水平。最小管径可以测到40mm。
主要特点是测量精度不受电磁干扰影响，不受管道埋深影响，适用于各种口径、材料的管道，测量速度快，测量结果可靠。

Answer 5

陀螺仪(gyroscope)，是一种用来感测与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的轮子构成。 陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统。

详见：
http://www.hudong.com/wiki/%E9%99%80%E8%9E%BA%E4%BB%AA