Gyroskop

Gyroskope sind Kreiselinstrumente, die eine Drehbewegung messen können. Gyrosensoren werden in Handys, Kameras und anderen Geräten verwendet, um scharfe Aufnahmen mittels Bildstabilisatoren zu schießen. Auch Flugzeuge nutzen Gyroskope zur Navigation und Roboter um die Balance zu halten.

Bei den Gyrosensoren handelt es sich meist um MEMS Gyros (mikroelektromechanisches System), die die Winkelgeschwindigkeit messen.

Einige Apps simulieren die Funktion eines Gyroskops, indem sie auf die Daten des GPS-Moduls des Mobiltelefons zurückgreifen. Dies ist leider nicht so genau wie ein echtes Gyroskop. Gibt es hingegen ein verbautes Gyroskop, so kann dies die Navigation mittels GPS sogar unterstützen, weil Richtungsänderungen besser erfasst werden.

Winkelgeschwindigkeit

Wenn sich Dinge um eine Achse drehen, haben sie eine sogenannte Winkelgeschwindigkeit. Ein Drehrad kann in Umdrehungen pro Sekunde (RPS) oder Grad pro Sekunde (°/s) gemessen werden. Die Winkelgeschwindigkeit ist einfach eine Messung der Rotationsgeschwindigkeit.

Gyroskop oder Beschleunigungssensor?

Der Unterschied zwischen einem Gyroskop und einem Beschleunigungssensor liegt darin, dass das Gyroskop die Rotation misst und der Beschleunigungssensor nur die Bewegung in eine bestimmte Richtung. Dabei kann ein Beschleunigungssensor nicht zwischen der Beschleunigung und der Erdbeschleunigung unterscheiden. Muss nur eine Richtung erfasst werden, reicht ein Beschleunigungssensor. Soll dagegen die dreidimensionale Bewegung in einem Raum gemessen werden, benötigt man ein Gyroskop.

Daten des Gyroskops

Wichtige Eckdaten für ein Gyroskop stellen der Messbereich, die Empfindlichkeit und die Bias dar.

Der Messbereich oder Skalenbereich definiert die minimale und maximale Winkelgeschwindigkeit, die der Kreisel lesen kann. Je nachdem wie empfindlich dieser sein soll und wofür er angewendet wird, muss das entsprechende Gyroskop ausgewählt werden.

Nur zum Vergleich: Wenn du den Spin eines Plattenspielers messen möchtest, ist ein deutlich geringerer Messbereich nötig, als wenn du die Drehung eines Autoreifens aufzeichnen willst.

Die Empfindlichkeit gibt die Spannung für eine Winkelgeschwindigkeit an und wird in mV pro Grad pro Sekunde (mV/ °/s) gemessen. Für alle, die sich an den Mathematikunterricht nicht mehr ganz lückenlos erinnern können: Wenn ein Kreisel eine Empfindlichkeit von 30 mV/°/s hat und die Ausgabe um 300 mV geändert wird, bedeutet dies, dass du den Kreisel um 10°/s gedreht hast.

Der Bias-Drift oder die Bias-Instabilität gibt die Fehlertoleranz an. Um diese Fehler zu korrigieren, muss das Instrument kalibriert werden.

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Häufige Fragen zum Thema Gyroskop

Gyroskope sind Kreiselinstrumente, die eine Drehbewegung messen können. Gyrosensoren werden in Handys, Kameras und anderen Geräten verwendet, um scharfe Aufnahmen mittels Bildstabilisatoren zu schießen. Auch Flugzeuge nutzen Gyroskope zur Navigation und Roboter um die Balance zu halten. Bei den Gyrosensoren handelt es sich meist um MEMS Gyros (mikroelektromechanisches System), die die Winkelgeschwindigkeit messen. Einige Apps simulieren die Funktion eines Gyroskops, indem sie auf die Daten des GPS-Moduls des Mobiltelefons zurückgreifen. Dies ist leider nicht so genau wie ein echtes Gyroskop. Gibt es hingegen ein verbautes Gyroskop, so kann dies die Navigation mittels GPS sogar unterstützen, weil Richtungsänderungen besser erfasst werden.

Wenn sich Dinge um eine Achse drehen, haben sie eine sogenannte Winkelgeschwindigkeit. Ein Drehrad kann in Umdrehungen pro Sekunde (RPS) oder Grad pro Sekunde (°/s) gemessen werden. Die Winkelgeschwindigkeit ist einfach eine Messung der Rotationsgeschwindigkeit.

Wichtige Eckdaten für ein Gyroskop stellen der Messbereich, die Empfindlichkeit und die Bias dar. Der Messbereich oder Skalenbereich definiert die minimale und maximale Winkelgeschwindigkeit, die der Kreisel lesen kann. Je nachdem wie empfindlich dieser sein soll und wofür er angewendet wird, muss das entsprechende Gyroskop ausgewählt werden.

Nur zum Vergleich: Wenn du den Spin eines Plattenspielers messen möchtest, ist ein deutlich geringerer Messbereich nötig, als wenn du die Drehung eines Autoreifens aufzeichnen willst. Die Empfindlichkeit gibt die Spannung für eine Winkelgeschwindigkeit an und wird in mV pro Grad pro Sekunde (mV/ °/s) gemessen. Für alle, die sich an den Mathematikunterricht nicht mehr ganz lückenlos erinnern können: Wenn ein Kreisel eine Empfindlichkeit von 30 mV/°/s hat und die Ausgabe um 300 mV geändert wird, bedeutet dies, dass du den Kreisel um 10°/s gedreht hast. Der Bias-Drift oder die Bias-Instabilität gibt die Fehlertoleranz an. Um diese Fehler zu korrigieren, muss das Instrument kalibriert werden.