قدیمی 25-05-2011, 06:48 PM   #1
(کاربر طلایی)
 
Magnum آواتار ها
 
تاریخ عضویت: Mar 2011
نوشته ها: 512   (نمایش پست ها)
تشکر: 0
19 بار در 19 پست از ایشان تشکر شده است
Not Ranked  0 score     
Icon Search ژيروسكوپ مکانيکي


ژيروسكوپ مکانيکي

1) مقدمه:

در تمام ومسايل حركتي اطلاع از موقعيت و زاويه جسم و سرعت آن زوايه اي امري ضروري است، چرا كه بدون اطلاع از وضعيت جسم كنترل آن به سمت هدف غير ممكن بوده و امري محال به نظر مي رسد. به دست آوردن اين اطلاعات از روي زمين كاري بسيار پيچيده در عين حال سخت و در بعضي موارد غير ممكن است، در صورت امكانپذيري تاخير زماني براي اجسامي مثل موشك حياتي بوده و موجب انحراف مسير موشك مي شود.

كلمه ژيروسكوپ از دو كلمه Gyro به معناي دوران و Scope به معناي نشان دادن تشكيل شده است لذا آنرا دوران نما مي توان گفت كه وظيفه خود يعني نمايش دوران را بيان مي كند.



ژيروسكوپها سنسورهايي مي باشند كه ما از آنها جهت به دست آوردن سرعت زاويه اي و موقعيت زاويه اي استفاده مي كنيم با پردازش اين اطلاعات مي توان موقعيت كلي جسم را نيز بر اساس محاسبات به دست آورد ژيروسكوپ عضو اصلي سيستمهاي هدايت اينرسي مي باشد. سيستم هدايت اينرسي كه در ناوبري اينرسي مورد استفاده قرار مي گيرند سيستمهايي هستند كه جهت مشخص كردن موقعيت يك متحرك مانند وضعيت هوايي يا كشتي با استفاده از متغيير هاي اينرسي آن مثل سرعت و شتاب كه اين امر از طريق اندازه گيري اين كميتها توسط حس كننده اينرسي انجام مي گيرد. در حالت كلي سيستم هدايت اينرسي عبارت است از ژيروسكوپ ها و شتاب‌سنجها كه بر روي پايه ثبات اينرسي نصب مي شوند.

وظيفه اصلي ژيروسكوپ ها ايجاد يك دستگاه مختصات مرجع است و شتاب سنجها شتاب متحرك در امتداد چنين محورهايي اندازه مي گيرند. كه اين شتاب مي تواند نسبت به دستگاه مرجع اينرسي يا دستگاه مرجع ديگري مثل دستگاه متصل به زمين باشد.

در ادامه به شرح مباني علمي سنسور پرداخته و محصولات موجود در بازار را بررسي مي نماييم

2- مباني علمي و فني:

طبق اصل بقاي اندازه حركت زاويه اي هر جسم در حال چرخش متقارن سعي دارد جهت خود را همواره در فضا حفظ كند. لذا اگر يك جسم با وزن زياد متقارن را با دور بالا بچرخانيم و اطراف آنرا با ياتاقان و بلبرينگ آزاد بگذاريم كه نيروهاي خارجي بر آن اعمال نشود. با چرخش قاب سيستم جهت چرخش جسم دوار تغيير نمي‌كند، لذا مي توانيم بدين وسيله در اجسام متحرك جهت ثابتي داشته باشيم كه وضعيت فعلي خود را در هر لحظه با آن مقايسه نماييم و لذا موقعيت زاويه اي و با محاسبه سرعت تغيير سرعت زاويه اي را به دست آوريم.

عضو اصلي ژيروسكوپ هاي مكانيكي، يك دستگاه دوار يا روتور است كه معمولاَ با سرعت زياد حول محور تقارن خود دوران مي‌كند اين سرعت از 3000 تا 300000 دور در دقيقه مي باشد لذا در اثر اينرسي جرم دوار، اندازه حركت ( ممنتوم ) نسبتا بزرگي ايجاد مي گردد.

اگر ياتاقان بندي محور چرخش را در طوقه اي معلق تعبيه كنيم به نحوي كه گشتاور خارجي به آن وارد نگردد لذا عليرغم تمام حركتهاي قاب، محور چرخش روتور همواره به جهت ثابتي استفاده مي‌كند و موقعيت خود را در فضا حفظ مي‌كند.

با اين روش مي توان جهت و يا محورهاي ثابتي را براي وسيله نقليه تعريف كرد كه هر گونه حركت زاويه اي نسبت به اين محورها سنجيده شود.

1-2) خواص ژيروسكوپ

1-1-2) خاصيت صلبيت ژيروسكوپ:

ژيروسكوپ همانگونه كه اشاره شد از خاصيت صلبيت استفاده مي كند، طبق قانون دوم نيوتن كه مي گويد، مجموعه گشتاورهاي خارجي وارد بر سيستم دوار حول يك نقطه مانند 0 برابر است با تغييرات زماني اندازه حركت زاويه اي سيستم حول همان نقطه، لذا چون اندازه حركت زاويه اي سيستم برابر صفر است، مقدار و جهت بردار اندازه حركت زاويه اي ژيروسكوپ در فضاي اينرسي ثابت مي ماند.

2-1-2) حركت تقديي:

چنانچه گشتاوري مانند M در راستايي غير از راستاي بردار ممنتوم زاويه اي به روتور اعمال شود، محور چرخش در راستاي برداري عمود بر صفحه بردار گشتاور خارجي و ممنتوم زوايه اي دوران خواهد كرد. جهت دوران به اين صورت است كه بردار ممنتوم زوايه اي همواره با طي زاويه كوچكتر به طرف بردار گشتاور خارجي بچرخد، لذا وقتي چرخ دوچرخه را به صورت عمود همانطور كه در فيلم مشخص است مي چرخانيم نيروي وارد شده به آن طرف زمين موج چرخش دوچرخه دور خود مي شود

2-2) انواع حركتهاي متحرك در فضا:

هر متحرك در فضا 6 درجه آزادي دارد كه 3 حركت خطي و 3 حركت دوراني است براي مشخص نمودن حركت دوراني متحرك در فضا از 3 محور عمود بر هم استفاده مي شود كه عبارتند از: محور رول يا محور طول، محور پيچ يا محور عرضي و محور ياو.

1-2-2) محور رول:

محور طولي يا محور جلو – عقب را محور رول مي نامند و حركت رول يعني دوران متحرك حول محور طولي خودش.

2-2-2) محور پيچ:

محور عرضي يا جنبي را محور پيچ گويند. و حركت پيچ دوران متحرك حول محور عرضي خودش است كه محوري افقي است و عمود بر محور طولي مي باشد.

3-2-2) محور ياو:

محور عمود بر دو محور ياو و پيچ است و دوران متحرك حول اين محور قائم را دوران ياو گويند.

3-2) سيستم ناوبري اينرسي

اين سيستم مجموعه ي است از 3 ژيروسکوپ يک درجه آزادي و يا 2 ژيروسکوپ دو درجه آزادي و 3 شتاب سنج که جهت يجاد محور مختصات ينرسي و بدست آوردن سرعت و شتاب زاويه ي استفاده مي شود. نمي کلي و بلوک دياگرام آن در شکل هي پيين موجود است.

4-2) انواع محركهاي روتور ژيروسكوپ

1-4-2) موتور الكتريكي:

در ژيروسكوپ ها معمولا از موتور الكتريكي استفاده مي شود چرا كه نياز به سرعت بسيار بالا در ابعاد كوچك است، معمولا در اين موتور براي ايجاد ممنتوم بيشتر، روتور خارج استاتور قرار مي گيرد.

2-4-2) محرك نخي يا تسمه اي:

در موشكها و مواردي كه در مدت زمان كوتاهي نياز است استفاده مي شود با كشيدن نخ يا تسمه روتور شروع به چرخش مي نمايد، اين محرك در موشكهاي برد كوتاه كاربرد دارد. از محرك نخي در موشك كبري و از محرك تسمه اي در موشك ماليوتكا استفاده مي شود.

3-4-2) گاز تحت فشار

با دميدن گاز در پرده هاي روتور، روتور با سرعت زيادي به چرخش در مي آيد، در موشك تاو استفاده شده است.

4-4-2) فنر

از فنر نيز جهت حركت محرك استفاده مي شود، در بعضي از موارد براي رسيدن به سرعت بسيار بالا در زمان كم از تركيب فنر و موتور الكتريكي استفاده مي شود.

5-4-2) چاشنيهاي انفجاري

از چاشنيهاي انفجاري نيز در داخل روتور استفاده مي شود.

5-2) انواع ژيروسكوپ

به دليل دقت و حساسيت كار معمولا از ژيروسكوپ با 3 درجه آزادي استفاده نمي شود از 3 ژيروسكوپ با يك درجه ازادي يا 2 ژيروسكوپ 2 درجه ازادي استفاده مي شود.

1-5-2) ژيروسكوپ يك درجه آزادي

در اين ژيروسكوپ روتور بجز حركت حول محور چرخش تنها حول يك محور ديگر مي تواند چرخش كند. در امتداد يك محور كه طوقه داخلي باشد اين حركت امكان پذير است، اين ژيروسكوپ چرخش تنها در يك محور را حس مي كند.

1-1-5-2) ژيروسكوپ سرعتي

در اين ژيروسكوپ عامل برگشت طوقه مجموعه دوار به وضعيت اوليه يک عنصر الاستيک مانند فنر است

1-1-5-2) ژيروسكوپ انتگرالي

در اين ژيروسكوپ عامل برگشت طوقه مجموعه دوار به وضعيت اوليه دمپينگ سيال با لزجت بالا است

2-5-2) ژيروسكوپ دو درجه آزادي

اين ژيروسكوپ علاوه بر محور چرخش روتور داراي دو محور دوران ديگر نيز مي باشد كه توسط دو طوقه معلق دروني و بيروني فراهم شده است. و حالت عادي محور چرخش و اين دو محور بر هم عمودند. تكيه گاه طوقه داخلي در طوقه خارجي قراردارد. و طوقه خارجي نيز تكيه گاهي در بدنه ژيروسكوپ دارد و مي تواند داخل آن حركت دوراني انجام دهد.

6-2) انواع ژيروسكوپ از نظر اتصال

1-6-2) ژيروسكوپ متصل به بدنه

در اين نوع ژيروسكوپ به بدنه متصل مي گردد و با بدنه حرکت مي کند

2-6-2) ژيروسكوپ با پيه ثابت

در اين نوع ژيروسكوپ به بدنه متصل نمي گردد و بر روي يک صفحه که حرکتهي بدنه را معکوس شبيه سازي مي کند نصب مي گردد و لذا هميشه موقعيت ثابت دارد. بسيار گران قيمت و دقيق است.

3- توليد کنندگان داخلي و بازار ايران:

در ايران اين تجهيزات تنها کاربرد نظامي داشته و توليد آن منحصر به شرکتهاي صنايع نظامي مي باشد

موسسه جهاد تحقيقات در اين زمينه فعاليت مي نمايد

اطلاعات تماس اين شرکت عبارت است از : دفتر مرکزي ( 8554426 و 8554427 )و بخش فروش (8726500 و 8726503)

در زمينه توليد ژيروسکوپ شرکت سوياب صنعت با اين موسسه همکاري مي نميد که اطلاعات تماس اين شرکت عبارت است از : 026233621 و محل ين شرکت جاده قديم کرج خيابان سوليران مي باشد

متاسفانه طي تماسهي اينجانب با در موسسه مزبور اعلام نمودند جهت دريافت اطلاعات بايد از يک سازمان دولتي معرفي نامه و درخواست رسمي ارسال شود که اين موضوع در توان اينجانب نبود

4- کاربردهي متنوع :

در هر وسيله ي که بخواهيم مرجع مختصات ينرسي داشته باشيم و موقعيت و سرعت زاويه ي و شتاب زاويه ي را داشته باشيم

کاربرد در وسايل نقليه هوايي, فضايي و دريايي، هواپيما, موشک, ماهواره,سفينه فضايي, کشتي, زيردريايي و ... دارد.

از پديده ژيروسکوپي در موارد زير نيز در کابردهي جديد استفاده مي شود

Robotics

در رباتهي پيچيده که حفظ تعادل کاري بسيار مشکل است مانند ربات دوپا که مي خواهد راه برود و يا رباتهاي انسان نما از اين سنسور استفاده مي شود با استفاده از لينک بالا يک نمونه از اين کاربردها را مشاهده نماييد

Segway Scooter

اين وسيله يک اسکوتر است که با جلو و يا عقب رفتن بدن فردي سوار آن است حرکت کرده و يا مي يستد ين وسيله به صورت خودکار وضعيت خود را بالانس مي کند و با استفاده از 5 سنسور ژيروسکوپ خود را بالانس نموده و از افتادن جلوگيري مي نميد

Wheel Chair

در اين ويلچر فرد معلول امکان بالا و پايين رفتن از پله يا بلنديها را داشته و تعادل صندلي به هم نمي خورد

Computer Pointing Devices

Racing Cars

Motor Bikes

Virtual Reality

Monorail Trains

Artificial horizons / autopilot

Automotive Yaw Rate Sensor

Global Positioning System ( GPS-INS, RTK ) Dead-reckoning

Fluxgate Compass compensation

In-Car Navigation Systems

Mobile dish antenna stabilized platform

Mobile camera platform stabilisation

Simulators

Telematics / Fleet-management

Remote Control Vehicles

Inertial / Dynamic measurement units

Drive safety recorder (blackbox for car/marine)

AGV, wheelchair

Marine Satellite Compasses

Angle Wrench

Agricultural Tractors

Physiotherapy / therapeutic Equipment

-3D input devices


5- سنسور هوشمند :

اگر هوشمند را به معني انجام محاسبات داخلي جهت اريه نتيج دقيق تر و با خطي کمتر بدانيم عموم ين سنسور ها هوشمند هستند چرا که با محاسبات بسيار زياد داخلي نتيجه بسيار مناسب اريه کرده و در بازه زماني خود را با سيستم GPS تنظيم مجدد مي نميند

Magnum آنلاین نیست.  
Share on Facebook
پاسخ با نقل قول
پاسخ

برچسب ها
ژيروسكوپ مکانيکي, گردش, گردشگري, درباره طبيعت, طبيعت, طبيعت و توريسم, طبيعت گردي


کاربران در حال دیدن موضوع: 1 نفر (0 عضو و 1 مهمان)
 
ابزارهای موضوع
نحوه نمایش

مجوز های ارسال و ویرایش
شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
شما نمیتوانید فایل پیوست در پست خود ضمیمه کنید
شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید

BB code هست فعال
شکلک ها فعال است
کد [IMG] فعال است
کد HTML غیر فعال است
Trackbacks are فعال
Pingbacks are فعال
Refbacks are فعال


Airplanes    Alcohol    Relationships    Law    Weapons    Clothes    poison    Diet     Smoking     Digital Tech    Psychology    Top10    Ideas    Middle East    Success


All times are GMT. The time now is 12:55 PM.


کپی رایت © 1388 . کلیه حقوق برای وبگاه حرف روز محفوظ است