[Talk-de] Funktion von Gyroskopen

[André Reichelt]

Jochen Topf schrieb:
> Also wenn das in einem Helikopter tut, dann sollte es auch auf dem
> Fahrrad tun, oder? Ich kann mit meinem Fahrrad nicht solche Akrobatik
> hinlegen, wie die Helikopter. :-) Wenn es natürlich die Stöße sind auf
> unebener Strasse, dann wirds schwierig.

Ich kenne mich damit ja ein wenig aus und möchte euch hier mal etwas zur 
Funktion von den Dingern erzählen.

Ich persönlich kenne Gyroskope aus dem Quadrocopter-Bereich. Dort werden 
zwei Gyroskope um 90° verdreht möglihst Mittig angeordnet, um die 
Neigung des Fahrzeuges zu ermitteln. Je nach Neigung werden dann die 
vier Motoren so angesteuert, dass das Gerät wieder möglichst gerade in 
der Luft liegt.

Letztenendes verhält sich die Steuerung ähnlich einem Hubschrauber. Dazu 
hat man 2 360°-Regler. Steuerbar ist meist mit dem einen Regler das 
Kippen nach vorne, hinten und zu beiden Seiten. Mit dem zweiten Regler 
steuert man die allgemeine Drehzahl (Höhe) sowie die Rotation auf der 
Stelle.

Im Gegensatz zum Hubschrauber greift man hier jedoch nicht direkt auf 
die Motoren zu sondern weißt die Steuerelektronik an, einen bestimmten 
oder mehrere Motoren zu beschläunigen oder abzubremsen. Außerdem wird in 
diesem Moment das Gyroskop-Signal anders ausgewertet. SObald manalles 
wieder auf Mittelstellung bringt, richtet die Elektronik das Fahrzeug 
automatisch wieder gerade aus.

Teurere Quadrocopter haben auch GPS und Barometer eingebaut. Dabei ist 
auch eine vollautomatische Steuerung möglich. Dies sieht so aus, dass 
man i.d.R. mit Google Earth Punkte setzt, die nacheinander angeflogen 
werden sollen. Hierbei sollte natürlich auch eine jeweilige Höhe 
angegeben werden. Daraufhin werden die Daten auf das Gerät übertragen 
und es kann die Strecke vollautomatisch abfliegen - nicht nur horizontal 
sondern auch vertikal.

Man kann dann auch den Flug anhalten. Dabei wird die aktuelle Position 
gespeichert und die Maschine versucht dann, diese Position so genau wie 
möglich zu halten. Falls eine Windböe kommt, wird es automatisch wieder 
zurückfliegen. Bei konstantem Wind können manche Systeme sogar eine 
Kippneigung und Drehzahl berechnen, damit ohne Bewegung die Position 
gehalten wird. Das Gerät legt sich in diesem Fall schräg in den Wind.

Letztenendes lassens ich mit diesen Gyroskopen allerdings auch 
Bewegungen messen, da sie eigentlich dazu verwendet werden, 
beschläunigungen zu messen.

Um Euch mal zu erklären, was so ein Gyroskop überhaupt ist, bzw. wie es 
im Grunde genommen funktioniert, möchte ich Euch jetzt noch die 
Mechanische Ausführung erklären.

Dabei handelt es sich um nichts anderes als einen Kreisel, der oben 
aufgehängt ist und durch einen Motor betrieben wird. Der Kreisel ist 
frei beweglich aufgehängt. An der AUfhängung befinden sich jedoch 
Magnetfeldsensoren, die bestimmen, in welcher Position sich der Kreisel 
gerade genau befindet. Verdreht oder Kippt man nun die Halterung, 
verändert sich das elektrische Signal und an kann daraus ableiten, 
welche Position der Untergrund gerade hat.

Wenn sich nun ein Fahrzeug beschläunigt, wird zwar nicht der Untergrund 
gekippt, jedoch kippt der Kreisel selbst durch die Trägheit der Masse 
nach hinten. Bei Bremsen wird er nach vorne gezogen. Außerdem will er in 
Kurven natürlich auch seine Position & Geschwindigkeit halten und lenkt 
zur Seite aus. Daraus kann ich ableiten, wie sich das Fahrzeug bewegt 
und natürlich auch die Geschwindigkeit berechnen.

So, ich hoffe, ich konnte Euch das Ganze etwas verständlicher machen.

-------------- nächster Teil --------------
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