Wat is de technische werking van een moderne gyro?

[Boxed]

De meeste mechanische gyro's geven een analoge spaning als output. Deze spanning is in het geval van de ADXRS300 van analog devices de hoeksnelheid.
Die hoeksnelheid wordt dan door een ADC (Analoog naar Digitaal Converter) omgezet naar een digitale waarde en in een micrcontroller wordt de hoeksnelheid geintegreerd. Hierna krijg je de verdraaiing.

HH is een functionaliteit die de microcontroller zelf berekend aan de hand van de hoeksnelheid, de gyro module zelf heeft daar niets mee te maken.

Ik dacht dat het verschil tussen de gy240 en de gy401 lag in de samplefrequentie toch? Dan is het eigenlijk alleen een kwestie van meer sampelen voor de microcontroller/ADC.

 

[Ernst Grundmann]

Het is al even geleden maar ik wil toch even reageren op wat Satoer schreef,

Kan het zijn dat de corioliskrachten overal ter wereld anders zijn? Toen ik in frankrijk was met mijn hummingbird was de neutraalstand van de piezo gyro verlopen (alleen het rode ledje ging branden) Heb hier verder niets aan gedaan want het vloog toch wel prima.
Toen ik weer thuis was stond de neutraalstand weer goed. Grappig.

De corioliskrachten die door de draaiing van de aarde worden veroorzaakt zijn inderdaad overal anders. Hoe dichter je naar de evenaar gaat hoe sterker ze zijn. Op de noord en zuidpool zijn die krachten 0 (nul) en op de evenaar maximaal. Als je naar Frankrijk gaat ga je naar het zuiden dus van hieruit dichter naar de evenaar. Deze krachten hebben ook invloed op je giro dus enig verloop van de neutraalstand is zeker mogelijk.

 

[Boxed]

Nou, hier moet ik ook even op reageren (dat heb je zo met een forum he )

Heb je het nu niet over het aardmagnetisch veld? Die varieert inderdaad overal ter wereld.

In mijn eerste vervelend lange post over eens coriolis gyro kan je lezen dat een coriolis kracht optreed als gevolg van een draai beweging (zoals er in een gyro gebruik van gemaakt wordt dan). Een coriolis kracht is totaal onafhankelijk van magnetisme.

Eerlijk gezegd heb ik het grootste gedeelte over coriolis gyro's uit de volgende link. Het is een goed en best interessant stuk over coriolis kracht gyro's:

http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/37-03/gyro.html

 

[Joost]

Een coriolis kracht is totaal onafhankelijk van magnetisme.

Inderdaad, maar jij bent degene die nu over magnetisme begint..

 

[Boxed]

Dat klopt, ik dacht even dat het over het veranderend aardmagnetisch veld ging, maar het komt doordat de draaiing van de aarde verschilt ten opzichte van de plaats waar je je bevind op aarde.

Maar als je in Nederland je gyro neutraal hebt gesteld en je rent naar bijv. China toe dan zijn de coriolis krachten daar wel anders maar als het goed is maakt dat niet uit. Als de gyro aan wordt gezet zal de microprocessor gedurende een aantal seconden zijn beweging monitoren, dan zal de gyro de beginpositie van de eind positie aftrekken en op dat moment kan de gyro de omgevings beweging compenseren.

Als het goed is zijn mechanische of vooral piezo gyro's net iets te onnauwkeurig om de verdraaiing van de aarde te kunnen meten. In de datasheet van de ADXRS300 uMEMS gyro van analog devices (een behoorlijk nieuw/klein/nauwkeurige gyro module) staat dat deze een drift heeft, na temperatuur compensatie van 70 graden per uur...
De aarde draait in 24 uur 360 graden en dus 15 graden per uur. Als het goed is kan in elk geval deze gyro module geen aardverdraaiing meten.

 

[Ernst Grundmann]

Het gaat er hier niet om dat de draaing van de aarde gemeten kan worden. De corioliskrachten hebben ALTIJD invloed op een giro. Aangezien deze krachten het grootst zijn op de evenaar en 0 (nul) op de polen zal de invloed van deze krachten verschillen met de plaats op de wereld waar je je bevindt. Hiermee bedoel ik de breedtegraad, noorder- of zuiderbreedte. De lengtegraad heeft geen invloed! Ook het aardmagnetischveld heeft GEEN invloed op de werking van een giro.

 

[ron van sommeren]

Is het niet juist andersom Ernst. De invloed van de corioliskrachten t.g.v. de aarde op de gyro het grootst aan de polen (want daar lopen de draaiingsassen van helicopter en aarde parallel) en het kleinst (nul) op de evenaar (heli- en aard-assen loodrecht op elkaar).

 

[Ernst Grundmann]

Volgens mij niet Ron maar je brengt me aan het twijfelen, ik ga het nog eens nazoeken.

 

[Boxed]

Toen ik in frankrijk was met mijn hummingbird was de neutraalstand van de piezo gyro verlopen (alleen het rode ledje ging branden) Heb hier verder niets aan gedaan want het vloog toch wel prima.
Toen ik weer thuis was stond de neutraalstand weer goed. Grappig.

In elk geval wat betreft de neutraal stand, als het goed is wordt deze niet beinvloed door de corioliskracht van de aarde. Zowiezo omdat de gryo niet nauwkeurig genoeg is om deze te kunnen meten. Maar ook omdat de gyro zich kalibreert als deze aan wordt gezet.

Even een klein knipseltje:
"Coriolis Effect is het verschijnsel dat de lucht op aarde zich niet rechtstreeks verplaatst van een hoge- naar een lagedrukgebied, maar altijd rechtsom om de hoge- en linksom om de lagedrukgebieden cirkelt"

knip

" Bedenk verder dat boven de evenaar de bewegingsvector parallel verloopt aan de draaiingsrichting van de Aarde, en daar dus geen Coriolis effect is.”

hier gevonden:
http://www.zeilvliegen.nl/jargon/C_Topics/CORIOLIS-EFFEKT.htm

Het loopt wel allemaal erg door elkaar heen, in dit knipseltje wordt coriolis in verband gebracht met luchtstromingen.
Ik geef wel toe dat de corioliskracht van de aarde invloed heeft op de gyro's maar aangezien deze het niet kunnen meten maakt het dus totaal niet uit en zeker niet als je 'maar' 10 a 30 minuten vliegt.

 

[ron van sommeren]

En ik twijfel nu nog meer Ernst

 

[Satoer]

In elk geval wat betreft de neutraal stand, als het goed is wordt deze niet beinvloed door de corioliskracht van de aarde. Zowiezo omdat de gryo niet nauwkeurig genoeg is om deze te kunnen meten. Maar ook omdat de gyro zich kalibreert als deze aan wordt gezet.

Sommige Gyro's kalibreren niet, deze moet je vooraf instellen met een potmetertje. Zoals de GWS PG03 waar ik het over had. Bij deze moet je de neutraalstand zelf afregelen. (dit is geen HH gyro)

 

[Boxed]

Wat je regelt met de potmeter is wat de gyro moet aannemen als de middenstand van de servo zelf (net als computerzenders met instelbare middenstand).
De microcontroller weet dan nog niet helemaal precies welke output spanning hij moet aannemen als een hoeksnelheid van 0 grad/sec. Deze output spanning is behoorlijk afhankelijk van oa temperatuur.

Alle gyro's moeten dus een korte tijd kalibreren om een redelijk nauwkeurig middenpunt (hoeksnelheid van 0 grad/sec) te kunnen vinden. Aangezien de microcontroller van de gyro vrij snel sampled (ongeveer 250Hz) kan deze na bijv 3sec middelen / afwijking berekenen over 750 samples.

 

[Ernst Grundmann]

Ron,
Volgens mij heb ik het toch bij het goed eind.
Hier http://www.physics.ohio-state.edu/~dvandom/Edu/newcor.html staat een behoorlijk complete uitleg die ook niet al te moeilijk te begrijpen is. Je moet wel engels kunnen lezen!

 

[Satoer]

toevallig zit ik hier alweer een paar dagen met diverse gyro-tjes voor mij.
Een jaar terug bestelde ik 4 stuks van Murata (03Jx) om mee te experimenteren.

Laatst, per ongeluk, een SPG05 gyro (van Simprop) gesloopt en daar blijkt hetzelfde element in te zitten.
Ook in de oorspronkelijke elektronica van de Hirobo-Lama-XRB-dieaaneendraadje, zit zo'n element. Maar dan in SMD-uitvoering.
Deze beide gyro's zijn van het niet HH-type.

OK, veel moed is er niet nodig om van de CSM-lW-200 de krimpkous te verwijderen.
Wederom zelfde element.
En deze gyro is wel HH!

Dus het verschil in wel of niet Heading-Hold zit hem dus niet in de Gyro sensor. Komt bij dat de SPG05 complexer van opzet is dan de LW-200.
Iemand bereid om eens in zijn GY401 te kijken? In naam van de wetenschap.
Een kijken of we zelf iets kunnen bricoleren.

Hier nog een link met uitleg over gyro's.
http://science.howstuffworks.com/gyroscope1.htm

Ik heb eens de GY 401 gesloopt.
De elektronica bovenop:

Wat blijkt? er zit een veel groter gyro element in:

vandaar dat die futaba gyro's een stuk groter zijn.

 

[Steven D]

Even half-off-topic:
Vanuit de buik had ik ook even dedacht dat de coriolis-krachten het grootst waren aan de polen, edoch;

Stormen e.d. (orkanen) komen op 'draaisnelheid' aan de evenaar.
Het is wel degelijk aan de evenaar dat ze het grootst zijn. Ze gaan naar nul aan de polen.
Heeft gewoon met de draaisnelheid aan de evenaar te maken. Die is veeeel groter dan naar de polen toe. back volledig on-topic

PS: wist je dat de draaizin tegengesteld is (omdraait) vanaf de evenaar?
Het water van draaikolken en de draaizin van stormen zijn daar allemaal tegengesteld.

 

[Gerard_nl]

michel, waarom heb je hem opengepeutert ?

 

[Satoer]

Zoals Erwin al zei: "In naam van de wetenschap" :lol:

Nee, ik wou de achterlijke lange draden even flink inkorten. Omdat ik verwacht had dat deze op de gyro zelf waren gesoldeerd leek mij het daar het makkelijkst. Aangezien ze in de gyro met de stekker vast zitten heb ik de gyro zelf maar ongemoeit gelaten. Knip wel een stuk uit het draad, dat is het makkelijkst denk ik.

De 401 gaat in mijn hummingbird CP. De Logo krijgt een nieuwe.

 

[Delcam]

...in die hele goede gyro's van Futaba zitten "micro machined" mechanische gyro's! m.a.w. weer een gyro met een ronddraaiend element waarvan de weerstand tegen verplaatsing wordt gemeten. De bewegende onderdelen zijn echter maar enkele mm groot. Deze info was ooit te vinden bij de introductie van deze gyro's op de site van Futaba zelf! De elementen zijn echter zo klein en de toerentallen zo hoog dat het geheel in een zeer kleine behuizing kan worden ingebouwd.
Headinghold is een stukje electronica en heeft inderdaad niets met het gyro element te maken. Het komt erop neer dat de microprocessor niet alleen de hoekverdraaiing meet maar ook wacht op het signaal dat deze weer is gecomppenseerd. als er een kracht naar links gementen is blijft hij net zo lang regelen tot de compenserende kracht naar rechts ook gemeten is.

Hans Delemarre

 

[haak]

...in die hele goede gyro's van Futaba zitten "micro machined" mechanische gyro's! m.a.w. weer een gyro met een ronddraaiend element

Ook in de gyro's van Futaba draait niets fysiek rond. Er zit een ronde silicium resonator in. Deze resonator resoneert op zijn eigenfrequentie, waardoor een staande golf op de buitenkant ontstaat. De plek van de pieken en dalen verandert als de gyro roteert. Door deze plek te meten kan de verdraaiing gemeten worden.


Voor meer info:

Futaba gebruikt MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) gyro modules van http://www.siliconsensing.com wat dus geen piezo-gyro's zijn.
Erg mooi spul. Kijk maar eens op hun website onder 'it is rocketscience'. Daar staat een aardige beschrijving over de werking van hun gyro's.

 

[Gerard_nl]

inderdaad, in de topgyro 601 zit zelfs hetzelfde gyro element als in de goedkopere 401 !!!
alleen de software is anders.