Jiroskop

Bir jiroskop ⓘ

Üç eksende de dönme özgürlüğünü gösteren, çalışır durumdaki bir jiroskop. Rotor, dış çerçevenin yöneliminden bağımsız olarak dönüş ekseni yönünü koruyacaktır. ⓘ

Jiroskop (Eski Yunanca γῦρος gûros, "daire" ve σκοπέω skopéō, "bakmak"), yönelim ve açısal hızı ölçmek veya korumak için kullanılan bir cihazdır. Dönme ekseninin (spin ekseni) kendi başına herhangi bir yönelim almakta serbest olduğu dönen bir tekerlek veya disktir. Dönerken, bu eksenin yönü, açısal momentumun korunumuna göre, montajın eğilmesinden veya dönmesinden etkilenmez. ⓘ

Elektronik cihazlarda bulunan mikroçip paketli MEMS jiroskoplar (bazen jirometre olarak da adlandırılır), katı hal halka lazerler, fiber optik jiroskoplar ve son derece hassas kuantum jiroskop gibi diğer çalışma prensiplerine dayalı jiroskoplar da mevcuttur. ⓘ

Jiroskopların uygulamaları arasında Hubble Uzay Teleskobu gibi ataletsel navigasyon sistemleri veya batık bir denizaltının çelik gövdesi yer almaktadır. Hassasiyetleri nedeniyle jiroskoplar, tünel madenciliğinde yönü korumak için jirotodolitlerde de kullanılır. Jiroskoplar, manyetik pusulaları tamamlayan veya değiştiren (gemilerde, uçaklarda ve uzay araçlarında, genel olarak araçlarda), dengeye yardımcı olan (bisikletler, motosikletler ve gemiler) veya atalet rehberlik sisteminin bir parçası olarak kullanılabilen jiroskoplar inşa etmek için kullanılabilir. ⓘ

MEMS jiroskopları akıllı telefonlar gibi bazı tüketici elektroniği cihazlarında popülerdir. ⓘ

Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger'in jiroskopu ⓘ

Jiroskopun çalışması ⓘ

Tanım ve şema

Bir cayro çarkının diyagramı. Çıkış ekseni (mavi) ile ilgili tepki okları, giriş ekseni (yeşil) ile ilgili uygulanan kuvvetlere karşılık gelir ve bunun tersi de geçerlidir. ⓘ

Bir jiroskop, tekerleğin tek bir eksen etrafında dönmesine izin vermek için pivot destekler sağlayan iki veya üç gimbal içine monte edilmiş bir tekerlekten oluşan bir alettir. Biri diğerinin üzerine ortogonal pivot eksenleriyle monte edilmiş üç gimbalden oluşan bir set, en içteki gimbal üzerine monte edilmiş bir tekerleğin uzayda desteğinin yönünden bağımsız kalan bir yönelime sahip olmasını sağlamak için kullanılabilir. ⓘ

İki gimballi bir jiroskop durumunda, jiroskop çerçevesi olan dış gimbal, destek tarafından belirlenen kendi düzlemindeki bir eksen etrafında dönecek şekilde monte edilir. Bu dış gimbalin bir dönme serbestliği derecesi vardır ve ekseninin hiçbir serbestliği yoktur. İkinci gimbal, iç gimbal, jiroskop çerçevesinin (dış gimbal) pivotal eksenine her zaman dik olan kendi düzlemindeki bir eksen etrafında dönecek şekilde jiroskop çerçevesine (dış gimbal) monte edilir. Bu iç gimbalin iki dönme serbestliği derecesi vardır. ⓘ

Dönen tekerleğin aksı dönüş eksenini tanımlar. Rotor, her zaman iç gimbalin eksenine dik olan bir eksen etrafında dönmek üzere kısıtlanmıştır. Dolayısıyla rotorun üç, ekseninin ise iki dönme serbestliği derecesi vardır. Tekerlek, giriş eksenine uygulanan bir kuvvete çıkış eksenine uygulanan bir tepki kuvveti ile yanıt verir. ⓘ

Bir jiroskopun davranışı en kolay şekilde bir bisikletin ön tekerleği göz önünde bulundurularak anlaşılabilir. Tekerleğin üst kısmı sola doğru hareket edecek şekilde tekerlek dikeyden uzağa doğru eğilirse, tekerleğin ön jantı da sola doğru döner. Başka bir deyişle, dönen tekerleğin bir eksenindeki dönüş, üçüncü eksenin dönüşüne neden olur. ⓘ

Bir jiroskop volanı, çıkış gimballerinin serbest ya da sabit konfigürasyonda olmasına bağlı olarak çıkış ekseni etrafında yuvarlanacak ya da direnç gösterecektir. Bazı serbest çıkışlı gimbal cihazlarına örnek olarak bir uzay aracı veya hava taşıtında yunuslama, yuvarlanma ve sapma tutum açılarını algılamak veya ölçmek için kullanılan tutum referans jiroskopları verilebilir. ⓘ

Hareket halindeki bir jiroskop çarkının animasyonu ⓘ

Rotorun ağırlık merkezi sabit bir konumda olabilir. Rotor aynı anda bir eksen etrafında döner ve diğer iki eksen etrafında salınım yapabilir ve sabit nokta etrafında herhangi bir yönde dönmekte serbesttir (rotor dönüşünden kaynaklanan doğal direnci hariç). Bazı jiroskoplarda bir veya daha fazla elemanın yerine mekanik eşdeğerleri kullanılır. Örneğin, dönen rotor gimballere monte edilmek yerine bir akışkan içinde asılı olabilir. Bir kontrol momenti jiroskopu (CMG), jiroskopik direnç kuvvetini kullanarak istenen bir tutum açısını veya işaret yönünü tutmak veya korumak için uzay aracında kullanılan sabit çıkışlı bir gimbal cihaz örneğidir. ⓘ

Bazı özel durumlarda, rotorun sadece iki serbestlik derecesine sahip olması için dış gimbal (veya eşdeğeri) ihmal edilebilir. Diğer durumlarda, rotorun ağırlık merkezi salınım ekseninden kayabilir ve bu nedenle rotorun ağırlık merkezi ile rotorun süspansiyon merkezi çakışmayabilir. ⓘ

Tarihçe

Léon Foucault tarafından 1852 yılında tasarlanan jiroskop. Dumoulin-Froment tarafından 1867 yılında Exposition universelle için replikası yapılmıştır. Ulusal Sanat ve El Sanatları Konservatuarı Müzesi, Paris. ⓘ

Esasen bir jiroskop, bir çift gimbal ile birleştirilmiş bir topaçtır. Topaçlar klasik Yunan, Roma ve Çin de dahil olmak üzere birçok farklı medeniyette icat edilmiştir. Bunların çoğu alet olarak kullanılmamıştır. ⓘ

Jiroskopa benzer bilinen ilk aygıt ("Dönen Spekulum" ya da "Serson Spekulumu") 1743 yılında John Serson tarafından icat edilmiştir. Sisli ya da puslu havalarda ufuk çizgisinin yerini belirlemek için bir nivo olarak kullanılmıştır. ⓘ

Gerçek bir jiroskop gibi kullanılan ilk alet ise 1817 yılında Alman Johann Bohnenberger tarafından yapılmıştır. İlk başta buna "Makine" adını verdi. Bohnenberger'in makinesi dönen büyük bir küreye dayanıyordu. 1832 yılında Amerikalı Walter R. Johnson, dönen bir diske dayanan benzer bir cihaz geliştirdi. Paris'teki École Polytechnique'de çalışan Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace, makineyi bir öğretim aracı olarak kullanılması için tavsiye etti ve böylece Léon Foucault'nun dikkatini çekti. Foucault, 1852'de makineyi Dünya'nın dönüşüyle ilgili bir deneyde kullandı. Cihaza modern adını veren Foucault, sürtünmenin dönen rotoru yavaşlatmasından önceki 8 ila 10 dakika içinde görülebilen Dünya'nın dönüşünü (Yunanca skopeein, görmek) (Yunanca gyros, daire veya dönüş) görmek için yaptığı bir deneyde kullandı. ⓘ

1860'larda elektrik motorlarının ortaya çıkması bir jiroskobun süresiz olarak dönmesini mümkün kıldı; bu da ilk prototip yön göstergelerinin ve daha karmaşık bir cihaz olan cayro pusulanın ortaya çıkmasına neden oldu. İlk işlevsel cayro pusulanın patenti 1904 yılında Alman mucit Hermann Anschütz-Kaempfe tarafından alındı. Amerikalı Elmer Sperry aynı yıl kendi tasarımıyla bunu takip etti ve diğer uluslar da kısa süre içinde bu icadın askeri önemini fark ederek -denizcilikte hünerin askeri gücün en önemli ölçütü olduğu bir çağda- kendi jiroskop endüstrilerini kurdular. Sperry Jiroskop Şirketi uçak ve donanma stabilizatörleri de sağlamak için hızla genişledi ve diğer jiroskop geliştiricileri de aynı yolu izledi. ⓘ

1917'de Indianapolis'teki Chandler Şirketi, çekme ipi ve kaidesi olan oyuncak bir jiroskop olan "Chandler jiroskopunu" yarattı. Chandler, şirket 1982 yılında TEDCO Inc. tarafından satın alınana kadar oyuncağı üretmeye devam etti. Chandler oyuncağı bugün hala TEDCO tarafından üretilmektedir. ⓘ

20'nci yüzyılın ilk birkaç on yılında, diğer mucitler (başarısız bir şekilde) jiroskopları, doğru ivme ölçümlerinin yapılabileceği sabit bir platform oluşturarak (konumu hesaplamak için yıldız gözlemi ihtiyacını atlamak için) ilk kara kutu navigasyon sistemlerinin temeli olarak kullanmaya çalıştılar. Benzer prensipler daha sonra balistik füzeler için ataletsel navigasyon sistemlerinin geliştirilmesinde de kullanılmıştır. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı sırasında jiroskop, uçak ve uçaksavar silah nişangahlarının ana bileşeni haline geldi. Savaştan sonra, güdümlü füzeler ve silah navigasyon sistemleri için jiroskopları minyatürleştirme yarışı, 3 onstan (85 g) daha hafif ve yaklaşık 1 inç (2,5 cm) çapa sahip cüce jiroskopların geliştirilmesi ve üretilmesiyle sonuçlandı. Bu minyatür jiroskoplardan bazıları 10 saniyeden daha kısa bir sürede dakikada 24.000 devir hızına ulaşabiliyordu. ⓘ

Jiroskoplar bir mühendislik sorunu olmaya devam etmektedir. Örneğin, aks yataklarının son derece hassas olması gerekmektedir. Rulmanlara kasıtlı olarak az miktarda sürtünme eklenmiştir, aksi takdirde daha iyi bir doğruluk $10^{-7}$ bir inç (2,5 nm) boyutunda olması gerekecektir. ⓘ

Üç eksenli MEMS tabanlı jiroskoplar tabletler, akıllı telefonlar ve akıllı saatler gibi taşınabilir elektronik cihazlarda da kullanılmaktadır. Bu, önceki nesil cihazlarda bulunan 3 eksenli ivme algılama yeteneğine eklenir. Bu sensörler birlikte 6 bileşenli hareket algılama sağlar; X, Y ve Z hareketi için ivmeölçerler ve uzaydaki dönüşün kapsamını ve oranını (yuvarlanma, yunuslama ve sapma) ölçmek için jiroskoplar. Bazı cihazlar ayrıca Dünya'nın manyetik alanına göre mutlak açısal ölçümler sağlamak için bir manyetometre içerir. Daha yeni MEMS tabanlı atalet ölçüm üniteleri, tek bir entegre devre paketinde dokuz eksene kadar algılamayı bir araya getirerek ucuz ve yaygın olarak kullanılabilir hareket algılama sağlar. ⓘ

Jiroskopik prensipler

Dönen tüm nesneler jiroskopik özelliklere sahiptir. Bir cismin herhangi bir jiroskopik harekette deneyimleyebileceği temel özellikler uzayda sertlik ve presesyondur. ⓘ

Uzayda sertlik

Uzayda katılık, bir jiroskobun Dünya'nın dönüşünden etkilenmeden, döndüğü düzlemde sabit konumda kalması ilkesini tanımlar. Örneğin, bir bisiklet tekerleği. ⓘ

Presesyon

Kararlı presesyon olarak da bilinen basit bir presesyon durumu, Moment ile aşağıdaki ilişki ile tanımlanabilir: $\sum M_{x}=-I{\phi '}^{2}\sin \theta \cos \theta +I_{z}\phi '\sin \theta (\phi '\cos \theta +\psi ')$ ⓘ

burada $\phi '$ presesyonu temsil eder, $\psi '$ spin ile temsil edilir, $\theta$ nutasyon açısıdır ve $I$ ilgili eksen boyunca eylemsizliği temsil eder. Bu bağıntı sadece Y ve Z eksenleri boyunca Moment 0'a eşit olduğunda geçerlidir. ⓘ

Denklem, z ekseni boyunca açısal hızın Presesyon ve Spin'in toplamına eşit olduğuna dikkat edilerek daha da azaltılabilir: $\omega _{z}=\phi '\cos \theta +\psi '$, Nerede $\omega _{z}$ z ekseni boyunca açısal hızı temsil eder. ⓘ

$\sum M_{x}=-I{\psi '}^{2}\sin \theta \cos \theta +I_{z}\psi '(\sin \theta )\omega _{z}$ ⓘ

veya ⓘ

$\sum M_{x}=\psi '\sin \theta (I_{z}\omega _{z}-I\psi '\cos \theta )$ ⓘ

Jiroskopik presesyon tork kaynaklı bir durumdur. Aynı uygulanan tork tarafından üretilen açısal momentum ve açısal hızın değişim oranı olarak tanımlanır. Bu fiziksel olgu, görünüşte imkansız dinamik olaylarla sonuçlanır. Örneğin, dönen bir topaç. Bu jiroskopik süreç, uçaklar ve helikopterler gibi birçok havacılık ve uzay koşulunda, istenen bir yöne yönlendirilmelerine yardımcı olmak için kullanılır. ⓘ

Çağdaş kullanımlar

Steadicam

Jedi'ın Dönüşü filminin çekimleri sırasında, hız motoru kovalamacasının arka plan plakalarını çekmek için ekstra stabilizasyon için iki jiroskopla birlikte bir Steadicam teçhizatı kullanıldı. Steadicam'in mucidi Garrett Brown bir kızılçam ormanında yürüyerek ve kamerayı saniyede bir kare hızında çalıştırarak çekimi gerçekleştirdi. Saniyede 24 kare olarak yansıtıldığında, havada tehlikeli hızlarda uçuyormuş izlenimi veriyordu. ⓘ

Yön göstergesi

Yön göstergesi veya yön cayrosu yatay olarak ayarlanmış ve kuzeyi gösteren bir dönme eksenine sahiptir. Manyetik pusulanın aksine, kuzeyi aramaz. Örneğin bir uçakta kullanıldığında, yavaşça kuzeyden uzaklaşacak ve referans olarak manyetik bir pusula kullanılarak periyodik olarak yeniden yönlendirilmesi gerekecektir. ⓘ

Cayro pusula

Yönlü bir cayro veya yön göstergesinin aksine, bir cayro pusula kuzeyi arar. Dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüşünü algılar ve manyetik kuzey yerine gerçek kuzeyi arar. Cayro pusulalar genellikle ani hareketlerden sonra yeniden kalibre edilirken aşımı önlemek için dahili sönümleme özelliğine sahiptir. ⓘ

İvmeölçer

Bir nesnenin ivmesini belirleyerek ve zamana entegre ederek, nesnenin hızı hesaplanabilir. Tekrar entegre edilerek konum belirlenebilir. En basit ivmeölçer, yatay olarak hareket etmekte serbest olan, bir yaya ve yaydaki gerilimi ölçmek için bir cihaza bağlı bir ağırlıktır. Bu, ağırlığı geri itmek ve ağırlığın hareket etmesini önlemek için gereken kuvveti ölçmek için bir karşı kuvvet eklenerek geliştirilebilir. Daha karmaşık bir tasarım, eksenlerden birinde ağırlık bulunan bir jiroskoptan oluşur. Cihaz, hızlandığında ağırlık tarafından üretilen kuvvete, bu kuvveti bir hız üretmek için entegre ederek tepki verecektir. ⓘ

Varyasyonlar

Gyrostat

Bir jirostat, katı bir muhafaza içine gizlenmiş devasa bir volandan oluşur. Bir masa üzerinde veya çeşitli süspansiyon veya destek modlarıyla davranışı, hızla döndürüldüğünde içteki görünmez volanın jirostatik davranışı nedeniyle statik dengenin olağan yasalarının ilginç bir şekilde tersine çevrilmesini göstermeye hizmet eder. İlk cayrostat Lord Kelvin tarafından, kaldırımda dönen bir topaç ya da yolda giden bir bisiklet gibi yatay bir düzlemde serbestçe dolaşan dönen bir cismin daha karmaşık hareket durumunu göstermek için tasarlanmıştır. Kelvin ayrıca maddenin ve eterin esnekliğine ilişkin mekanik teoriler geliştirmek için cayrostatlardan yararlanmıştır. Modern süreklilik mekaniğinde, Lord Kelvin'in fikirlerine dayanan bu modellerin bir çeşitliliği vardır. Bunlar Cosserat teorilerinin (ilk kez Eugène Cosserat ve François Cosserat tarafından önerilmiştir) özel bir türünü temsil eder ve yapay olarak üretilmiş akıllı malzemelerin yanı sıra diğer karmaşık ortamların tanımlanması için de kullanılabilir. Bunlardan biri olan Kelvin ortamı, kuasimanyetostatik yaklaşımında manyetik doygunluk durumuna yakın manyetik yalıtkanlarla aynı denklemlere sahiptir. ⓘ

Modern zamanlarda, gyrostat konsepti yörüngedeki uzay araçları ve uydular için tutum kontrol sistemlerinin tasarımında kullanılmaktadır. Örneğin, Mir uzay istasyonunda jirodin veya kontrol momenti jiroskopları olarak bilinen üç çift dahili olarak monte edilmiş volan vardı. ⓘ

Fizikte, dinamik denklemleri bir jirostatın hareket denklemlerine benzeyen birkaç sistem vardır. Örnekler arasında viskoz, sıkıştırılamaz, homojen bir sıvı ile doldurulmuş bir boşluğa sahip katı bir cisim, elastika teorisinde gerilmiş bir elastik çubuğun statik denge konfigürasyonu, doğrusal olmayan bir ortamda yayılan bir ışık darbesinin polarizasyon dinamikleri, kaos teorisindeki Lorenz sistemi ve bir Penning tuzağı kütle spektrometresindeki bir iyonun hareketi yer alır. ⓘ

MEMS jiroskop

Bir mikroelektromekanik sistem (MEMS) jiroskopu, elektronik cihazlarda bulunan minyatürleştirilmiş bir jiroskoptur. Foucault sarkacı fikrini alır ve titreşimli bir eleman kullanır. Bu tür bir jiroskop ilk olarak askeri uygulamalarda kullanılmıştır, ancak o zamandan beri artan ticari kullanım için benimsenmiştir. ⓘ

MEMS jiroskobu Foucault sarkacı fikrini alır ve MEMS (mikroelektromekanik sistem) diye bilinen bir titreme unsuru kullanır. MEMS’e dayalı jiro başlangıçta Systron Donner Inertial (SDI) tarafından pratik ve üretilebilir yapıldı. Bugün SDI, MEMS jiroskoplarının büyük bir üreticisidir. ⓘ

HRG

Şarap camı jiroskopu veya mantar jiroskopu olarak da adlandırılan yarım küre rezonatör jiroskopu (HRG), kalın bir gövde ile sabitlenmiş ince bir katı hal yarım küre kabuk kullanır. Bu kabuk, kabuğu çevreleyen ayrı erimiş kuvars yapılar üzerine doğrudan yerleştirilen elektrotlar tarafından üretilen elektrostatik kuvvetler tarafından eğilme rezonansına yönlendirilir. Jiroskopik etki, eğilmeli duran dalgaların eylemsizlik özelliğinden elde edilir. ⓘ

VSG veya CVG

Coriolis titreşimli jiroskop (CVG) olarak da adlandırılan titreşimli yapı jiroskopu (VSG), farklı metalik alaşımlardan yapılmış bir rezonatör kullanır. Düşük doğruluklu, düşük maliyetli MEMS jiroskop ile daha yüksek doğruluklu ve daha yüksek maliyetli fiber optik jiroskop arasında bir konum alır. Kontrol sinyallerinin sıcaklığa bağlı kaymasını ve kararsızlığını azaltmak için düşük içsel sönümleme malzemeleri, rezonatör vakumlaması ve dijital elektronikler kullanılarak doğruluk parametreleri artırılır. ⓘ

HRG gibi hassas sensörler için yüksek kaliteli şarap camı rezonatörler kullanılır. ⓘ

DTG

Dinamik olarak ayarlanmış bir jiroskop (DTG), bükülme pivotlu evrensel bir mafsal tarafından asılan bir rotordan oluşur. Bükülme yayı sertliği dönüş hızından bağımsızdır. Ancak, gimbalden kaynaklanan dinamik atalet (jiroskopik reaksiyon etkisinden) dönüş hızının karesiyle orantılı negatif yay sertliği sağlar (Howe ve Savet, 1964; Lawrence, 1998). Bu nedenle, ayarlama hızı olarak adlandırılan belirli bir hızda, iki moment birbirini iptal ederek rotoru torktan kurtarır, bu da ideal bir jiroskop için gerekli bir koşuldur. ⓘ

Halka lazer jiroskop

Bir halka lazer jiroskopu, halkanın etrafında zıt yönlerde hareket eden iki ayrı ışına bölünmüş bir ışının kayan girişim modelini ölçerek dönüşü ölçmek için Sagnac etkisine dayanır. ⓘ

Boeing 757-200 1983 yılında hizmete girdiğinde, ilk uygun halka lazer jiroskopu ile donatılmıştı. Bu jiroskopun geliştirilmesi uzun yıllar aldı ve Honeywell ve Boeing mühendisleri ve yöneticileri tarafından üretime hazır olarak kabul edilmeden önce deneysel modeller birçok değişiklikten geçti. Bu, gelişmeye devam eden mekanik jiroskoplarla rekabetin bir sonucuydu. Honeywell'in tüm şirketler arasında lazer jiroskopu geliştirmeyi seçmesinin nedeni, başarılı bir mekanik jiroskop serisine sahip olmayan tek şirket olmasıydı, böylece kendilerine karşı rekabet etmemiş olacaklardı. Çözmeleri gereken ilk sorun, lazer jiroskoplarda "lock-in" adı verilen ve iki ışının eşleşmiş osilatörler gibi davranarak birbirlerinin frekanslarını yakınsamaya ve dolayısıyla sıfır çıkışa doğru çekmesi nedeniyle belirli bir minimumun altındaki dönüşlerin hiç tespit edilememesiydi. Çözüm, cayroyu hızla sallamaktı, böylece asla kilitlenmeye yerleşmeyecekti. Paradoksal olarak, çok düzenli bir dithering hareketi, cihaz sallama hareketinin uçlarında hareketsizken kısa süreli kilitlenmelerin birikmesine neden oldu. Bu durum, titreşime rastgele bir beyaz gürültü uygulanarak düzeltildi. Helyum sızıntıları nedeniyle bloğun malzemesi de kuvars yerine Owens Corning tarafından üretilen yeni bir cam seramik Cer-Vit olarak değiştirilmiştir. ⓘ

FOG

Fiber optik jiroskop mekanik dönmeyi saptamak için ışığın müdahalesini kullanan jiroskoptur. Alıcı , 5 km’nin üzerinde olabilecek bir bobin fiber optik kablodur. Düşük kayıplı tek modlu optik fiberin 1970'lerin başında haberleşme endüstrisi için geliştirilmesi Sagnac etkisi fiber optik jiroskoplarının geliştirilmesini sağladı. Sagnac etkisi RLG’ninkinde kullanıldığı gibi FOG’unkinde kullanılan aynı ilkedir. ⓘ

Londra momenti

Bir London moment jiroskopu, dönen bir süper iletkenin, ekseni jiroskopik rotorun dönüş ekseniyle tam olarak aynı hizada olan bir manyetik alan ürettiği kuantum-mekanik olgusuna dayanır. Bir manyetometre, üretilen alanın yönünü belirler ve bu yön, dönme eksenini belirlemek için enterpole edilir. Bu tip jiroskoplar son derece hassas ve kararlı olabilir. Örneğin, Gravity Probe B deneyinde kullanılanlar, jiroskop dönüş ekseni yönelimindeki değişiklikleri bir yıllık bir süre içinde 0,5 miliarcsecond'dan (1,4×10-7 derece veya yaklaşık 2,4×10-9 radyan) daha iyi ölçmüştür. Bu, 32 kilometre (20 mil) uzaklıktan bakıldığında bir insan saçı genişliğinde açısal bir ayrıma eşdeğerdir. ⓘ

GP-B jiroskopu, ince bir niyobyum süper iletken malzeme tabakası için dielektrik bir destek sağlayan erimiş kuvarsdan yapılmış neredeyse mükemmel bir küresel döner kütleden oluşur. Geleneksel yataklarda bulunan sürtünmeyi ortadan kaldırmak için rotor tertibatı altı elektrottan gelen elektrik alanıyla merkezlenir. Rotoru 4.000 RPM'ye getiren bir helyum jeti ile ilk dönüşten sonra, rotor üzerindeki sürtünmeyi daha da azaltmak için cilalı jiroskop muhafazası ultra yüksek bir vakuma boşaltılır. Süspansiyon elektroniklerine güç verilmesi koşuluyla, aşırı dönme simetrisi, sürtünme eksikliği ve düşük sürtünme, rotorun açısal momentumunun yaklaşık 15.000 yıl boyunca dönmeye devam etmesini sağlayacaktır. ⓘ

Jiroskopu izlemek için bir kuantum veya yaklaşık 2 ×10-15 Wb kadar küçük değişiklikleri ayırt edebilen hassas bir DC SQUID kullanılır. Rotorun yönündeki bir presesyon veya eğim, London momenti manyetik alanının muhafazaya göre kaymasına neden olur. Hareketli alan, gövdeye sabitlenmiş süper iletken bir toplama halkasından geçerek küçük bir elektrik akımına neden olur. Akım, bir mikroişlemci tarafından küresel koordinatlara çözümlenen bir şönt direnç boyunca bir voltaj üretir. Sistem rotor üzerindeki Lorentz torkunu en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. ⓘ

Diğer örnekler

Helikopterler

Bir helikopterin ana rotoru bir jiroskop gibi hareket eder. Hareketi, dönen bir nesneye uygulanan bir kuvvetin yaklaşık 90 derece sonra maksimum tepki vereceği kavramı olan jiroskopik presesyon ilkesinden etkilenir. Diğer daha güçlü kuvvetler devrede olduğunda tepki 90 dereceden farklı olabilir. Yön değiştirmek için helikopterlerin yunuslama açısını ve hücum açısını ayarlaması gerekir. ⓘ

Gyro X

Alex Tremulis ve Thomas Summers tarafından 1967 yılında yaratılan bir prototip araç. Araç iki tekerlek üzerinde hareket etmek için jiroskopik presesyondan yararlanıyordu. Aracın kaputunun altındaki bir gimbal muhafazasına monte edilmiş bir volandan oluşan bir düzenek, büyük bir jiroskop görevi görüyordu. Volan hidrolik pompalar tarafından döndürülerek araç üzerinde jiroskopik bir etki yaratıyordu. Aracın dengesizliğine neden olan herhangi bir kuvvete karşı koymak için presesyonel kuvvetin yönünü değiştirmek üzere jiroskobu döndürmekten bir presesyonel koç sorumluydu. Türünün tek örneği olan prototip şu anda Nashville, Tennessee'deki Lane Motor Müzesi'nde bulunmaktadır. ⓘ

Tüketici elektroniği

Arduino Uno kartına bağlı bir dijital jiroskop modülü ⓘ

Pusulalarda, uçaklarda, bilgisayar işaretleme cihazlarında vb. kullanılmasının yanı sıra jiroskoplar tüketici elektroniğine de girmiştir. Jiroskopun tüketici elektroniğindeki ilk kullanımı veya uygulaması Steve Jobs tarafından Apple iPhone'da popüler hale getirilmiştir. ⓘ

Jiroskop oryantasyon ve rotasyonun hesaplanmasına izin verdiğinden, tasarımcılar bunları modern teknolojiye dahil etmişlerdir. Jiroskopun entegrasyonu, bir dizi akıllı telefondaki önceki yalnız ivmeölçerden daha doğru bir 3D alan içindeki hareketin tanınmasına izin vermiştir. Tüketici elektroniğindeki jiroskoplar, daha sağlam yön ve hareket algılama için sıklıkla ivmeölçerlerle birleştirilir. Bu tür uygulamalara örnek olarak Samsung Galaxy Note 4, HTC Titan, Nexus 5, iPhone 5s, Nokia 808 PureView ve Sony Xperia gibi akıllı telefonlar, PlayStation 3 kumandası ve Wii Remote gibi oyun konsolu çevre birimleri ve Oculus Rift gibi sanal gerçeklik setleri verilebilir. ⓘ

Nintendo, Wii konsolunun Wii Remote kumandasına "Wii MotionPlus" adı verilen ek bir donanım parçasıyla bir jiroskop entegre etmiştir. Ayrıca 3DS, Wii U GamePad ve Nintendo Switch Joy-Con kontrol cihazlarında da bulunmaktadır ve bunlar dönerken ve sallanırken hareketi algılamaktadır. ⓘ

Yolcu gemileri, kendi kendini dengeleyen bilardo masaları gibi harekete duyarlı cihazları dengelemek için jiroskop kullanır. ⓘ

Bir bisiklet tekerleğine yerleştirilen elektrikle çalışan bir volan jiroskopu, eğitim tekerleklerine alternatif olarak satılmaktadır. Android telefonların PhotoSphere veya 360 Kamera gibi bazı özellikleri ve VR aygıtını kullanmak için telefonda bir jiroskop sensörü olmadan çalışmaz. ⓘ

Kişisel ulaım aracı elektrikli tekteker, jiroskop teknolojisinden faydalanır.. ⓘ

RLG

Halka lazer jiroskop, bir ışık demetinin kayma müdahalesi modelini ölçerek d önmeyi ölçmek için Sagnac etkisine dayanır.Çünkü zıt yönlerdehalka etrafında hareket eder. ⓘ