Leon Foucault tarafından tasarlanan jiroskopların ilk prototipleri mekanik jiroskoplardı. Bu tip için tipik jiroskop tipi, nispeten büyük dönen bir rotorun gimbal adı verilen üç halkanın içine asılmasıyla yapılır. Mekanik jiroskopların temel ilkesi, açısal momentumun korunumu yasasıdır, yani bir sistemin dönüşünün, harici bir torka maruz kalmadıkça sabit kalma eğilimidir. Mekanik jiroskoplar, en popüler veya popüler jiroskop türüdür. Bambu yusufçuk, döndürmek için bir bilye yatağına dayanan herhangi bir jiroskopu içeren bu kategoriye girer. Bu aletler genellikle uçak ve gemilerde gezinmek için kullanılır. Bununla birlikte, rotor yapısındaki dengesizlik, destek yataklarındaki sürtünmeden kaynaklanabilir.
Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, yeni prensiplere dayanan yeni jiroskop türleri sürekli olarak ortaya çıkmış ve günlük yaşamda uygulamalarını bulmuştur. Halka lazerler ve fiber optik jiroskoplar dahil olmak üzere optikler en başarılı olanlardır. Bu cihazlar dairesel bir yol etrafında zıt yönlerde iki ışık huzmesi gönderir. Parça dönüyorsa, tam dönüş hızına bağlı olarak bir saçak girişim modeli (değişen açık ve koyu bantlar) algılanacaktır. İlk olarak 1960’larda, lazerlerin icadı ve optik fiberlerin geliştirilmesinden sonra ortaya çıktı. Optik jiroskoplar, mükemmel ölçüm doğruluğu, hareketli parça olmaması ve dolayısıyla sürtünme olmaması gibi avantajlara sahiptir. İlk halka lazer jiroskopu (RLG), 1963 yılında Mecek ve Davis tarafından üretildi. Yüksek düzeyde doğruluk, ucuz maliyet, yüksek güvenilirlik ve bakım kolaylığı ile RLG’ler ataletsel navigasyon sistemlerine entegrasyon için idealdir. Bugün, RLG’ler, Küresel Konumlandırma Sisteminin (GPS) kullanımının güvensiz olacağı görevler için uçak otopilot sistemlerinde ve güdümlü füzelerde mekanik jiroskopik öncüllerinin yerini aldı. Küresel dairesel lazer jiroskop pazarının 2026 yılına kadar 948,3 milyon ABD Doları piyasa değerine ulaşması ve 2018-2026 tahmin döneminde %3,5’lik bir YBBO ile büyümesi bekleniyor.
Fiber optik jiroskop (FOG), bir başka başarılı optik jiroskoptur. İlk olarak 1970’lerde önerildi, üzerinde çalışıldı ve başlangıçta ara yazılım uygulamaları için olduğu düşünüldü. 1978’de MacDonald ilk pratik FOG’ları geliştirdi ve 1980’de Berg ve ekibi ilk tamamen fiber optik jiroskopu tasarladı. O zamandan beri, FOG’lar hızlı bir gelişme dönemi yaşadı ve açısal hız ölçüm doğruluğu 0,001°/h’ye yükseldi, kırınım gürültüsü ve uzun vadeli kararlılık açısından halka lazer jiroskopunu geride bırakarak stratejik performans düzeyine ulaştı. FOG’lar, hareketli ve aşınan parçalarının olmamasının yanı sıra küçük boyut, hafiflik, geniş dinamik aralık ve esnek tasarım gibi avantajlara da sahiptir. Bu, fiber optik jiroskopun performansının uzunluğu ve çapı değiştirilerek ayarlanabileceği anlamına gelir. SOS’lar artık yavaş yavaş düşük maliyet, yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrüne doğru gelişmeye devam ediyor. FOG’lar, ataletsel navigasyon sistemlerinde, güdümlü füzeler, uçaklar ve araçlarda tutum ölçümü ve navigasyon için yaygın olarak kullanılmaktadır. Global FOG’un 2016-2022 döneminde yıllık %3,61 bileşik büyüme oranında büyümesi bekleniyor.
MEMS jiroskopu, açısal hız sensörleri için en başarılı ticari modeldir ve Mikro Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS) teknolojisine dayanırken seri üretim için çok uygundur. Mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisindeki gelişmelerden yararlanan MEMS jiroskoplarının en önemli avantajları ucuz olmaları, küçük boyutlu olmaları ve hafif olmalarıdır. Yaygın MEMS jiroskop tipi silikondan yapılmıştır ve bazı yaylarla havada asılı duran bir çapa veya büyük bir nesne vardır. Jiroskop çalışırken, asılı yapı titremeye devam eder. Jiroskopun referansına göre dönmeye maruz kaldığı için, Coriolis kuvveti adı verilen bir kuvvet askıya alınan yapıya etki ederek titreşim yönüne dik bir yönde hareket etmesine neden olur. Bu hareket dönme hızı ile orantılıdır ve bir mikrodenetleyici tarafından yükseltilip okunabilen elektrik sinyallerine dönüştürülür ve ardından açısal hız belirlenir. MEMS jiroskoplarının tek seferde doğruluğu, optik ve mekanik jiroskoplar gibi rakiplerine göre önemli ölçüde düşüktü ve bu nedenle uygulamaları düşük kaliteyle sınırlıydı. Son 10-15 yılda MEMS jiroskopunun doğruluğu büyük ölçüde gelişti ve taktik seviyeye (0.1°/h) ulaştı. Küçük boyut, düşük maliyet, hafiflik, geliştirilmiş doğruluk ve çevresel kararlılık gibi avantajlara sahiptir. Bu nedenlerle cayro MEMS, tüketici elektroniği, giyilebilir cihazlar, otomotiv güvenliği ve kişisel ve araç navigasyonu gibi giderek daha fazla alanda uygulanmaktadır. Sistemlerde, robot kontrolünde, denge kontrol sisteminde, video oyunlarında ve oyunlarda da kullanılmaktadır. MEMS jiroskopu, daha önce optik jiroskopların hakim olduğu pazarlara da girdi ve büyük miktarlarda başarılı ticari ürünler üretti.
Jiroskop şimdi hızlandırılmış geliştirme için cesaret verici bir ivme gösteriyor. Yeni prensiplere, yeni üretim süreçlerine ve yeni malzemelere dayanan yeni cihazlar, yarım küre mikrorezonatör, yüzey akustik dalgası (SAW), elektrostatik (askıda), entegre optikler, süper akışkanlar, elmas ve atomik jiroskoplar vb. gibi birçok tür vardır. Jiroskopun uygulama alanı hızla genişlemeye devam ediyor. Uçaklardan araçlara, giyilebilir tıbbi cihazlardan akıllı telefonlardan çocuk oyuncaklarına kadar insan yaşamının hemen hemen her alanını kapsıyor. Bu cihazlar, insanların günlük yaşam kalitesini artırmak için yaşam ortamını (okyanus keşfi, uzay keşfi, gezegen keşfi ve hatta gelecekte ötegezegen keşfi) keşfetmesi için en güçlü araçlar olmuştur. Jiroskopun icadı çok eskilere dayansa da günümüzde hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Araştırmacıların ve bilim adamlarının çabaları sayesinde cayrolar daha müreffeh hale geliyor ve tüm insanlığa fayda sağlıyor.
Jiroskop kökenleri
500 yılına kadar uzanan eski Çin, yusufçukları taklit etmek için bambu yusufçuk adlı ilginç bir oyun icat etti ve bu oyun çocuklar arasında çok popüler oldu. Ellerindeki sürtünmeden bu oyuncak patlarken, bambu böceklerinin daha uzağa ve daha yükseğe uçtuğunu görmek eğlenceli bir oyuna dönüştü. Bambu yusufçuk, 2.500 yıldan daha eskiye dayanan erken bir jiroskop türüdür. Ancak Fransız fizikçi Jean-Bernard Leon Foucault, 19. yüzyılın ortalarında buna jiroskop adını verdi. İki Yunan kökünü birleştirerek, Dünya’nın dönüşünü gözlemlemek için kullandığı deneysel aletine, daire veya dönüş anlamına gelen jiroskop ve görüş anlamına gelen skopee adını verdi.
Dünyanın dönüşünü kanıtlamak için yaptığı deney sırasında, jiroskopların Dünya’nın dönüşünden bağımsız olarak uzayda orijinal yönelimlerini koruyabildiklerini keşfetti. Bu benzersiz yüksek kaliteli jiroskoplar, dönen bir nesnenin açısal hızını ve bir aracın amaçlanan yönünden sapmasını tespit etmek ve ölçmek için mükemmel sensörlerdir. O zamandan beri, bu araç otonom navigasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Encyclopedia Britannica’ya göre, ilk uygulanabilir jiroskop 1908’de Alman mucit H.
Daha sonra, 1909’da Amerikalı mucit Elmer Sperry ilk otomatik pilotu yarattı. Uçağın dönüş hızını ölçmek için kullanılan jiroskoplardan oluşur. Jiroskoplar bu bilgileri toplayabilir ve uçağın uçuşunu dengelemeye yardımcı olabilir. 1916’da jiroskoplar, bir Alman şirketinin Danimarka yolcu gemisinde direksiyon yardımcısı olarak kullanıldı ve o zamandan beri durum kontrolü ve navigasyon sistemlerinde giderek daha yaygın hale geldi.
kaynak:
ixblue.com/fiber-optic-gyroscopes-technology
apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a363917.pdf
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın