Akcelerometr, żyroskop i czujnik grawitacyjny

[bendgo1]

Postanowiłem kupić sobie smartwatch. Podczas poszukiwań spotkałem się z takimi pojęciami jak akcelerometr, żyroskop i czujnik grawitacyjny. Od razu wpisałem w wyszukiwarkę do czego one służą. Niestety często jest to opisane bardzo trudnym językiem, że ciężko zrozumieć o co tak naprawdę chodzi. Będę wdzięczny, kiedy jakiś mądry użytkownik tego zacnego portalu napisze mi w prostym języku polskim do czego one służą.

[marek1707]

Napisz ile masz lat i od którego zdania przestajesz rozumieć poniższe, przykładowe teksty napisane raczej "w prostym języku polskim":

https://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%BByroskop

https://artelis.pl/artykuly/55268/Co-to-jest-akcelerometr-i-do-czego-sluzy

[bendgo1]

Mam piętnaście lat. Przy definicji żyroskopu nie rozumiem pojęcia "położenia kątowego", a szukając co to jest, przy tłumaczeniu spotkałem następny wyraz, którego nie rozumiem, więc stwierdziłem, że dalsze poszukiwania nie mają sensu, bo następnych kilku definicji też bym nie rozumiał. Dopiero jak bym trafił na tą prostą to później dochodzenie do początku, by było bardzo trudne, aby te wszystkie informacje ogarnąć, bez pomocy osoby trzeciej, która się zna. Będę bardzo wdzięczny za wytłumaczenie mi tego. Z akcelerometrem to dziękuje za ten link, wcześniej tego nie znalazłem.

[adam30010]

W dużym skrócie:

- akcelerometr mierzy przyśpieszenie w określonej osi (x,y,z) - scalone czujniki jakie są w smartwatch'ach mogą mierzyć we wszystkich 3 osiach - w zegarku może wykryć np. podnoszenie ręki w górę

-żyroskop mierzy obrót urządzenia względem jakiejś orientacji początkowej, są różne metody przedstawiania obrotów w trzech wymiarach. W zegarku jest w stanie wykryć czy np. obróciłeś rękę w nadgarstku.

- czujnik grawitacyjny hmm co do tego, to takie coś nie istnieje 😋 Chwyt marketingowy. Można zrobić czujnik wykrywający spadek swobodny (upuszczenie czegoś), albo znaleźć kierunek w którym działa grawitacja (przyśpieszenie ziemskie). Może i to kwestia po prostu nazewnictwa ale czujnika mierzącego BEZPOŚREDNIO grawitację nie ma. Najczęściej w roli takiego czujnika używa się akcelerometru (wykrywa przyśpieszenie ziemskie).

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[bendgo1]

Czyli, że ten akcelerometr pozwala pokazać na jakiej wysokości nad poziomem morza się znajdujemy. Czy co? A ten żyroskop jest od obrotu ekranu?

[Mechano]

Wysokość nad poziomem morza chyba bardziej pokaże barometr (czujnik ciśnienia) a akcelerometr podaje informacje o przyspieszeniu w danej osi bo, żeby przesunąć coś trzeba nadać mu jakąś prędkość, a żeby mu ją nadać trzeba to coś "rozpędzić" czyli nadać mu przyspieszenie i to jest to co właśnie mierzy akcelerometr (tak w skrócie, pewnie są jakieś uproszczenia, jakby co to proszę mnie poprawić).

[marek1707]

Oj chyba się spało na lekcjach fizyki.. Żeby w tym wieku myśleć, że przyspieszenie to wysokość npm?

Wyobraź sobie, że do środka twojego telefonu masz przyczepiony mały ciężarek na sprężynce. Jeśli trzymasz telefon nieruchomo, wszystko jedno jak, ciężarek zwisa pionowo w dół a sprężynka jest naciągnięta tak jak rozciaga ją masa ciężarka. To jest akcelerometr: pokazuje kierunek (względem obudowy telefonu) przyspieszenia i jego wartość (długość sprężynki). Gdy bez obracania telefonu zaczniesz go np. szybko podnosić w górę, spreżynka się trochę rozciągnie - przyspieszenie wzrosło powyżej tego "stałego", ziemskiego i to pokaże akcelerometr. Gdy - wciąż bez obracania telefonu - zaczniesz np. biec lub wsiądziesz do ruszającego autobusu, to w czasie rozpędzania sprężynka nie tylko się rozciagnie, ale i odchyli od pionu. Teraz akcelerometr pokaże nie tylko wzrost długości - wielkości przyspieszenia, ale także zmianę jego kierunku. Ciężarek "zostaje" przecież trochę za przyspieszającym telefonem. Tak więc akcelerometr pokazuje zawsze zmianę prędkości telefonu i kierunek tej zmiany z nałożonym na każdy odczyt stałym przyspieszeniem ziemskim, skierowanym zawsze w kierunku środka Ziemi. Gdybyś jakimś cudem dostał się na wycieczkę kosmiczną, to tuż przed startem akcelerometr pokaże standardowe 9.81m/s² pionowo w dół, ale gdy tylko odpalą silniki do tego wyniku zacznie dodawać się przyspieszenie rakiety i na ekranie smartfona zobaczysz więcej. I w przeciwną stronę: gdy upuścisz telefon (albo gdy będziesz spadał w uszkodzonej rakiecie bez spadochornów), to w czasie takiego lotu swobodnego przyspieszenie jakiego doznaje obiekt kompensuje przyspieszenie ziemskie i pomiar będzie w okolicach zera. Tak telefony i inne urządzenia wykrywają wypuszczenie z ręki. Niestety za chwilę następuje kontakt z rzeczywistością a ponieważ podłoga jest zwykle twarda, czas zatrzymana jest niezwykle krótki więc i przyspieszenia są ogromne. Akcelerometr może wtedy pokazać np. 100 razy więcej niż normalnie. Szybka i plastiki pękają a Ty rozplackowujesz się na którejś ścianie kabiny bo Twoje kości nie wytrzymują 100-krotnego zwiększenia ciężaru ciała.

Teraz możesz sobie wyobrazić, ze jesteś smartfonem i masz ciężarek na sprężynce. Jeśli sprężynka ciągnie w stronę dłuższego boku to znaczy, że ktoś obrócił Cię jak do oglądania szerokiego filmu. Gdy natomiast wektor przyspieszenia pokazuje krótszy bok to wiadomo, że właściciel ma telefon w pozycji pionowej i będzie przeglądał smsy. No a jeśli telefon leży na płasko na stole, to sprężynka ciągnie w dół prostopadle do płaszczyzny ekranu i wtedy nie wiadomo który bok jest dla właścieciela tym "dolnym" więc telefon nie wie jak obrócić obraz. Może zostawić go tak jak było ostanio.

Żyroskop odczytuje jedynie jak szybko telefon obraca się. Nie widzi przyspieszenia ziemskiego, nie widzi zmian prędkości ani samej prędkości poruszania się. Tej ostatniej swoją drogą nie sposób wykryć - mam nadzieję, że to ze szkoły pamiętasz.. Żyroskop pomaga w orientacji przestrzennej np. w grach, bo sam akcelerometr nie mówi wszystkiego. Możesz przecież mieć garnek z wodą i przenieść go z kuchni do pokoju. Taką zmianę akcelerometr może pośrednio wykryć, bo najpierw odczuje wzrost przyspieszenia gdy ruszałeś, potem tylko ziemskie gdy szedłeś w miarę równomiernie i na koniec wzrost w drugą stronę gdy hamowałeś. No ale po drodze mogłeś garnek obrócić dnem do góry i wodę wylać i tego ten czujnik (zamontowany w garnku) nie zauważy. A żyroskop tak: dostaniesz informację, że garnek został obrócony o tyle a tyle stopni. Gdy odpowiednio zsumuje się wskazania obu czujników to można w każdej chwili wiedzieć nie tylko gdzie jesteśmy, ale i w którą stronę patrzymy.

Czy to jakoś wyjaśnia? Nie wiem czy da się prościej.

[bendgo1]

Czyli, że akcelerometr jest od takich gier, gdzie np. steruje się samochodem, poruszając ekranem? Na lekcji fizyki nigdy nie spałem. Tylko ostatnio narzucił pan duże tempo pracy i trochę mi informacje wyleciały. Na sam wyraz przyśpieszenie nie zwróciłem uwagi, tylko na przykład. Podnoszenie ręki w górę skojarzyło mi się z wysokością. Z Twojej wypowiedzi, Marek z kolei zrozumiałem, że akcelerometr jest od automatycznego obrotu ekranu. To jak jest w końcu?

[marek1707]

Weź sie trochę ogranij. Czytasz ze zrozumieniem czy grasz jednocześnie w coś na telefonie?

"W końcu" jest tak jak napisałem. Jeśli nie kumasz, przeczytaj to wszystko jeszcze raz. I jeszcze. Aż do skutku. Tutaj nie ma co tłumaczyć się "dużym tempem", dostałeś kawę na ławę. Jest Nedziela, wolne popołudnie, czytaj aż dotrze i zrozumiesz albo.. rozejrzyj się za jakimiś korepetycjami. Przecież chyba nie osiągnąłeś już 100% pojemności swojej pamięci i nowe informacje nie wypierają starych, prawda? Jeżeli za chwilę dowiesz się czegoś nowego o przepływach prądów lub powstaniu Solidarnosci to nie znaczy, że zapomnisz o dźwigni dwustronnej czy starożytnym Rzymie. Hm, a może jednak? 😐

[bendgo1]

Dobra, chciałem tylko wiedzieć, czy wszystko zrozumiałem. Wielkie dzięki za odpowiedzi i cierpliwość!! Można zamknąć temat.

[bendgo1]

Jak coś to teraz udało mi się znaleźć, że czujnik grawitacyjny to, to samo co akcelerometr.