Правило буравчика для соленоида: Правило буравчика

Содержание

Правило буравчика

Конкурс


Магнитное поле электрического тока

Вокруг проводника с током образуется магнитное поле, так что свободно вращающаяся магнитная стрелка, помещенная вблизи проводника, будет стремиться занять положение, перпендикулярное плоскости, проходящей вдоль него.
В этом легко убедиться, проделав следующий опыт.

Магнитное поле
прямого проводника с током

bur1В отверстие горизонтально положенного листа картона вставляют прямолинейный проводник и пропускают через него ток. Насыпают на картон железные опилки и убеждаются в том, что они располагаются концентрическими окружностями, имеющими общий центр в точке пересечения проводником картонного листа.

Магнитная стрелка, подвешенная на нити вблизи этого проводника, займет положение, указанное на рисунке. При изменении направления тока в проводнике магнитная стрелка повернется на угол 180°, оставаясь в положении, перпендикулярном плоскости, проходящей вдоль проводника.

В зависимости от направления тока в проводнике направление магнитных линий образуемого им магнитного поля определяется правилом буравчика, которое формулируется следующим образом:

Если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то вращательное движение его рукоятки указывает направление магнитных линий поля, образующегося вокруг этого проводника.

Если по проволоке, согнутой в виде кольца, пропустить ток, то под действием его также возникнет магнитное поле.
Проволока, согнутая спирально и состоящая из нескольких витков, расположенных так, что оси их совпадают, называется соленоидом.
bur3

Магнитное поле соленоида

При прохождении тока через обмотку соленоида или один виток проволоки возбуждается магнитное поле. Направление этого поля также определяется правилом буравчика. Если расположить ось буравчика перпендикулярно плоскости кольцевого проводника или вдоль оси соленоида и вращать его рукоятку по направлению тока, то поступательное движение этого буравчика укажет направление магнитных линий поля кольца или соленоида.

Магнитное поле, возбужденное током обмотки соленоида, подобно магнитному полю постоянного магнита, т. е. конец соленоида, из которого выходят магнитные линии, является его северным полюсом, а противоположный конец — южным.

Направление магнитного поля зависит от направления тока и при изменении направления тока в прямолинейном проводнике или в катушке изменится также направление магнитных линий поля, возбуждаемого этим током.

В однородном магнитном поле во всех точках поле имеет одинаковое направление и одинаковую интенсивность.
В противном случае поле называется неоднородным.
Графически однородное магнитное поле изображают параллельными линиями с одинаковой плотностью, например, в воздушном зазоре между двумя разноименными параллельно расположенными полюсами магнита.

(Подробно и доходчиво в видеокурсе «В мир электричества — как в первый раз!»)

Правила буравчика и правого винта, закон правой руки для соленоида

С момента создания электричества было проделано много научной работы в физике по изучению его характеристик, особенностей и влияния на окружающую среду. Правило буравчика внесло свой значимый след в изучение магнитного поля, закон правой руки для цилиндрической обмотки провода позволяет глубже понять процессы, проходящие в соленоиде, а правило левой руки характеризует силы, влияющие на проводник с током. Благодаря правой и левой руке, а также мнемоническим приемам можно с легкостью эти закономерности изучить и понять.

Опыт Эрстеда

Принцип буравчика

Достаточно долгое время магнитные и электрические характеристики поля изучались физикой раздельно. Однако в 1820 году совершенно случайно датский ученый Ханс Христиан Эрстед обнаружил магнитные свойства провода с электричеством во время проведения лекции по физике в университете. Также была обнаружена зависимость ориентации магнитной стрелки от направления протекания тока в проводнике.

Проведенный опыт доказывает наличие поля с магнитными характеристиками вокруг провода с током, на которое реагирует намагниченная стрелка или компас. Ориентация протекания «переменки» заставляет поворачиваться стрелку компаса в противоположные стороны, сама стрелка расположена по касательной электромагнитного поля.

Взаимодействие электромагнитного поля с магнитной стрелкой

Для выявления ориентации электромагнитных потоков применяют правило буравчика, или закон правого винта, которое гласит, что, ввинчивая шуруп по курсу протекания электротока в шунте, путь верчения рукоятки задаст ориентацию ЭМ потоков фона «переменки».

Правило буравчика

Также возможно использовать правило Максвелла правой руки: когда отодвинутый палец правой руки ориентируется по курсу протекания электричества, то остальные сжатые пальцы покажут ориентацию электромагнитной области.

Правило Максвелла правой руки

Пользуясь этими двумя принципами, будет получен одинаковый эффект, используемый для определения электромагнитных потоков.

Закон правой руки для соленоида

Рассмотренный принцип винта или закономерность Максвелла для правой руки применим для прямолинейного провода с током. Однако в электротехнике встречаются устройства, у которых проводник расположен не прямолинейно, и для него закон винта не применим. В первую очередь, это касается катушек индуктивности и соленоидов. Соленоид, как разновидность катушки индуктивности, представляет собой цилиндрическую обмотку провода, длина которого во много раз больше диаметра соленоида. Дроссель индуктивности отличается от соленоида лишь длиной самого проводника, который может быть в разы меньше.

Французский специалист по математике и физике А-М. Ампер, благодаря своим опытам, узнал и доказал, что при прохождении по дросселю индуктивности электротока указатели компаса у торцов цилиндрической обмотки провода разворачивались обратными концами вдоль невидимых потоков ЭМ поля. Такие опыты доказали, что около катушки индуктивности с током образовывается магнитное поле, и цилиндрическая обмотка проволоки формирует магнитные полюса. Электромагнитное поле, возбуждаемое электротоком цилиндрической обмотки проволоки, подобно магнитному полю постоянного магнита – конец цилиндрической обмотки провода, из которого выходят ЭМ потоки, отображает полюс, являющийся северным, а противоположный конец является южным.

Для распознавания магнитных полюсов и ориентации ЭМ линий в дросселе с током употребляют правило правой руки для соленоида. Оно сообщает о том, что, если взять данную катушку рукой, разместить пальцы ладони прямо по курсу протекания электронов в витках, большой палец, отодвинутый на девяносто градусов, задаст ориентацию электромагнитного фона в середине соленоида – его северный полюс. Соответственно, зная позицию магнитных полюсов цилиндрической обмотки проволоки, можно определить трассу протекания электронов в витках.

Закон правой руки для соленоида с током

Закон левой руки

Ханс Христиан Эрстед после открытия явления магнитного поля вблизи шунта в кратчайшие сроки поделился своими результатами с большинством ученых Европы. В результате этого Ампер А.-М., пользуясь своими методами, спустя короткий отрезок времени явил общественности эксперимент по специфическому поведению двух параллельных шунтов с электротоком. Формулировка опыта доказывала, что параллельно размещенные провода, по которым протекает электричество в одном направлении, взаимно придвигаются друг к другу. Соответственно, такие шунты будут взаимно отталкиваться при условии, что протекающая в них «переменка» будет распределяться в разные стороны. Эти эксперименты легли в основу законов Ампера.

Эксперимент А.-М. Ампера

Испытания позволяют озвучить главные выводы:

  1. Постоянный магнит, проводник с «переменкой», электрически заряженная движущаяся частица имеют вокруг себя ЭМ область;
  2. Заряженная частица, движущаяся в этой области, поддается некоторому воздействию со стороны ЭМ фона;
  3. Электрическая «переменка» является ориентированным перемещением заряженных частиц, соответственно, электромагнитный фон воздействует на шунт с электричеством.

ЭМ фон влияет на шунт с «переменкой» неким давлением, называемым силой Ампера. Указанную характеристику можно определить формулой:

FA=IBΔlsinα, где:

  • FA – сила Ампера;
  • I – интенсивность электричества;
  • B – вектор магнитной индукции по модулю;
  • Δl – размер шунта;
  • α – угол между направлением В и курсом электричества в проводе.

При условии, что угол α – девяносто градусов, то данная сила наибольшая. Соответственно, если данный угол равен нулю, то и сила нулевая. Контур этой силы выявляется по закономерности левой руки.

К сведению. Если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а пальцы расположены по курсу протекания тока, то отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы, действующей на провод с «переменкой».

Закономерность левой руки

Если изучить правило буравчика и правило левой руки, получите все ответы на формирование ЭМ полей и их влияние на проводники. Благодаря этим правилам, есть возможность рассчитывать индуктивности катушек и при необходимости формировать противотоки. В основе принципа построения электродвигателей лежат силы Ампера в целом и правило левой руки в частности.

Видео

Оцените статью:

Правило правой руки — это… Что такое Правило правой руки?



Правило правой руки

Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.

Пра́вило бура́вчика (также, правило правой руки) — мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость вращения тела, а также вектора магнитной индукции B или для определения направления индукционного тока.

Правило правой руки

Правило буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) с правой нарезкой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции».

Определение направления магнитного поля вокруг проводника

Правило правой руки: «Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции».

Для соленоида оно формулируется так: «Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида».

Правило левой руки

Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: «Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.»

Wikimedia Foundation.
2010.

  • Правило правого винта
  • Правило семидесяти

Смотреть что такое «Правило правой руки» в других словарях:

  • ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ — ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ, определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению… …   Энциклопедический словарь

  • ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ — ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ, см. ПРАВИЛА ФЛЕМИНГА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • правило правой руки — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Fleming s ruleright hand rule …   Справочник технического переводчика

  • правило правой руки — [right hand rule] удобное для запоминания правило для определения направления индукционного тока в проводнике, движущегося в магнитном поле: если расположить правую ладонь так, чтобы отставлtysq большой палец совпадал с направлением движения… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • правило правой руки — dešinės rankos taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. right hand rule vok. Rechte Hand Regel, f rus. правило правой руки, n pranc. règle de la main droite, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Правило левой руки — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • Правой руки правило — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • ПРАВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению проводника, то 4… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ПРАВОЙ РУКИ ПРАВИЛО — для определения направления индукц. тока в проводнике, движущемся в магн. поле: если расположить правую ладонь так, чтобы отставленный большой палец совпадал с направлением движения проводника, а силовые линии магн. поля входили в ладонь, то… …   Физическая энциклопедия

  • правой руки правило — определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в неё входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению проводника, то… …   Энциклопедический словарь

Книги

  • Экзамен в ГИБДД. Категории «А», «В» . Особая система запоминания на длительный период, А.И. Копусов-Долинин. В данном пособии развернутые ответы, с использованием дидактических приемов и элементов транспортной психологии, позволяют упростить понимание и запоминание Правил дорожного движения и основ… Подробнее  Купить за 262 руб
  • Экзамен в ГИБДД. Категории А, В. Экзаменационные билеты ГИБДД с комментариями правильных ответов (+CD-ROM), А.И. Копусов-Долинин. В данном пособии развернутые ответы, с использованием дидактических приемов и элементов транспортной психологии, позволяют упростить понимание и запоминание Правил дорожного движения и основ… Подробнее  Купить за 228 руб
  • Готовимся к экзамену в ГИБДД. Категории «А», «В», Копусов-Долинин А.И.. В данном пособии развернутые ответы, с использованием дидактических приемов и элементов транспортной психологии, позволяют упростить понимание и запоминание Правил дорожного движения и основ… Подробнее  Купить за 198 руб

Другие книги по запросу «Правило правой руки» >>

Правило правого винта — это… Что такое Правило правого винта?



Правило правого винта

Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.

Пра́вило бура́вчика (также, правило правой руки) — мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость вращения тела, а также вектора магнитной индукции B или для определения направления индукционного тока.

Правило правой руки

Правило буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) с правой нарезкой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции».

Определение направления магнитного поля вокруг проводника

Правило правой руки: «Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции».

Для соленоида оно формулируется так: «Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида».

Правило левой руки

Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: «Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.»

Wikimedia Foundation.
2010.

  • Правило октетов
  • Правило правой руки

Смотреть что такое «Правило правого винта» в других словарях:

  • правило правого винта — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • правило буравчика — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Правило буравчика — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (правило винта), или правило правой руки  варианты мнемониче …   Википедия

  • Korkenzieherregel — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Korkzieherregel — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Maxwellsche Schraubenregel — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Uhrzeigerregel — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • cork-screw rule — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • règle de tire-bouchon — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • screw rule — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

Правило винта — это… Что такое Правило винта?



Правило винта

Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.

Пра́вило бура́вчика (также, правило правой руки) — мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость вращения тела, а также вектора магнитной индукции B или для определения направления индукционного тока.

Правило правой руки

Правило буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) с правой нарезкой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции».

Определение направления магнитного поля вокруг проводника

Правило правой руки: «Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции».

Для соленоида оно формулируется так: «Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида».

Правило левой руки

Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: «Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.»

Wikimedia Foundation.
2010.

  • Правило Эйнштейна
  • Правило 50 ходов

Смотреть что такое «Правило винта» в других словарях:

  • Правило буравчика — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (правило винта), или правило правой руки  варианты мнемониче …   Википедия

  • Правило правого винта — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • правило правого винта — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Правило левой руки — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • Правило правой руки — Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода. Правило буравчика (также, правило правой руки)  мнемоническое правило для определения направления вектора угловой скорости, характеризующей скорость …   Википедия

  • правило буравчика — sraigto taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cork screw rule; screw rule vok. Korkenzieherregel, f; Korkzieherregel, f; Maxwellsche Schraubenregel, f; Uhrzeigerregel, f rus. правило буравчика, n; правило правого винта, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • втулка несущего винта — Рис. 1. Шарнирная втулка несущего винта. втулка несущего винта — основной агрегат несущего винта; предназначается для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала главного редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на… …   Энциклопедия «Авиация»

  • втулка несущего винта — Рис. 1. Шарнирная втулка несущего винта. втулка несущего винта — основной агрегат несущего винта; предназначается для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала главного редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на… …   Энциклопедия «Авиация»

  • втулка несущего винта — Рис. 1. Шарнирная втулка несущего винта. втулка несущего винта — основной агрегат несущего винта; предназначается для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала главного редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на… …   Энциклопедия «Авиация»

  • втулка несущего винта — Рис. 1. Шарнирная втулка несущего винта. втулка несущего винта — основной агрегат несущего винта; предназначается для крепления лопастей, передачи крутящего момента от вала главного редуктора к лопастям, а также для восприятия и передачи на… …   Энциклопедия «Авиация»

Правило буравчика — это… Что такое Правило буравчика?

Прямой провод с током. Ток (I), протекая через провод, создаёт магнитное поле (B) вокруг провода.

Пра́вило бура́вчика (пра́вило винта́), или пра́вило правой руки — варианты мнемонического правила для определения направления векторного произведения и тесно связанного с этим выбора правого базиса[1] в трехмерном пространстве, соглашения о положительной ориентации базиса в нем, и соответственно — знака любого аксиального вектора, определяемого через ориентацию базиса.

В частности, это относится к определению направления[2] таких важных в физике аксиальных векторов, как вектор угловой скорости, характеризующий скорость вращения тела, вектор магнитной индукции B и многих других, а также для определения направления таких векторов, которые определяются через аксиальные, например, направление индукционного тока при заданном векторе магнитной индукции.

  • Для многих из этих случаев кроме общей формулировки, позволяющей определять направление векторного произведения или ориентацию базиса вообще, имеются специальные формулировки правила, особенно хорошо приспособленные к каждой конкретной ситуации (но гораздо менее общие).

В принципе, как правило, выбор одного из двух возможных направлений аксиального вектора считается чисто условным, однако он должен происходить всегда одинаково, чтобы в конечном результате вычислений не оказался перепутан знак. Для этого и служат правила, составляющие предмет этой статьи (они позволяют всегда придерживаться одного и того же выбора).

  • Под названием правила правой руки существует несколько достаточно различающихся правил.
  • Существует также несколько вариантов правила левой руки.
  • В принципе можно ограничиться выбором из всего набора этих правил в разных формулировках (или из им подобных) какого-то одного, относящегося к универсальному типу (определению знака векторного произведения или ориентации базиса). Это минимально необходимый выбор (хотя бы один вариант правила нужен: без него вообще не только в принципе невозможно следовать общепринятым соглашениям, но и крайне трудно быть последовательным даже в собственных вычислениях). Но в принципе этого и достаточно: вместо всех правил, упоминаемых в этой статье или других им подобных в принципе[3]можно пользоваться всего одним, если только знать порядок сомножителей в формулах, содержащих векторные произведения.

Общее (главное) правило

Главным правилом — которое может использоваться и в варианте правила буравчика (винта) и в варианте правила правой руки — это правило выбора направления для базисов и векторного произведения (или даже для чего-то одного из двух, т.к. одно прямо определяется через другое). Главным оно является потому, что в принципе его достаточно для использования во всех случаях вместо всех остальных правил, если только знать порядок сомножителей в соответствующих формулах.

Выбор правила для определения положительного направления векторного произведения и для положительного базиса (системы координат) в трехмерном пространстве — тесно взаимосвязаны.

Левая (на рисунке слева) и правая (справа) декартовы системы координат (левый и правый базисы). Принято считать положительным и использовать по умолчанию правый (это общепринятое соглашение, если только какие-то особые причины не заставляют от него отойти — и тогда это оговаривается явно).

Оба эти правила в принципе чисто условны[4], однако принято (по крайней мере, если обратное явно не оговорено) считать, и это общепринятое соглашение, что положительным является правый базис, а векторное произведение определяется так, что для положительного ортонормированного[5] базиса (базиса прямоугольных декартовых координат с единичным масштабом по всем осям, состоящего из единичных векторов по всем осям) выполняется[6] следующее:

где косым крестом обозначена операция векторного умножения.

По умолчанию же общепринято использовать положительные (и таким образом правые) базисы. Левые базисы в принципе принято использовать в основном когда использовать правый очень неудобно или вообще невозможно (например, если у нас правый базис отражается в зеркале, то отражение представляет собой левый базис, и с этим ничего не поделаешь).

Поэтому правило для векторного произведения и правило для выбора (постороения) положительного базиса взаимно согласованы.

Они могут быть сформулированы так:

Для векторного произведения

Правило буравчика (винта) для векторного произведения: Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и вращать первый вектор-сомножитель кратчайшим образом ко второму вектору-сомножителю, то буравчик (винт), вращающийся таким же образом, будет завинчиваться в направлении вектора-произведения.

  • (Под винтом и буравчком здесь имеются в виду винт с правой резьбой, каковых абсолютное большинство в технике и что является в ней повсеместным стандартом[7], или буравчик также с правым винтом на острие, каково также абсолютное большинство реальных инструментов).
  • Это можно переформулировать в терминах часовой стрелки, поскольку правый винт по определению это такой винт, который завинчивается (вперед), когда мы вращаем его по часовой стрелке.

Вариант правило буравчика (винта) для векторного произведения через часовую стрелку: Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и вращать первый вектор-сомножитель кратчайшим образом ко второму вектору-сомножителю и смотреть с той стороны, чтобы это вращение было для нас по часовой стрелке, вектор-произведение будет направлен от нас (завинчиваться вглубь часов).

Правило правой руки для векторного произведения (первый вариант):

Right hand rule simple.png

Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и вращать первый вектор-сомножитель кратчайшим образом ко второму вектору-сомножителю, а четыре пальца правой руки показывали направление вращения (как бы охватывая вращающийся цилиндр), то оттопыренный большой палец покажет направление вектора-произведения.

Правило правой руки для векторного произведения (второй вариант):

Если нарисовать векторы так, чтобы их начала совпадали и первый (большой) палец правой руки направить вдоль первого вектора-сомножителя, второй (указательный) — вдоль второго вектора-сомножителя, то третий (средний) покажет (приблизительно) направление вектора-произведения (см. рисунок).

Для базисов

Все эти правила могут быть, конечно, переписаны для определения ориентации базисов. Перепишем только два из них: Правило правой руки для базиса:

Right hand rule simple.png

x, y,z — правая система координат.

Если в базисе (состоящем из векторов вдоль осей x, y,z) первый (большой) палец правой руки направить вдоль первого базисного вектора (то есть по оси x), второй (указательный) — вдоль второго (то есть по оси y), а третий (средний) окажется направленным (приблизительно) в направлении третьего (по z), то это правый базис (как и оказалось на рисунке).

Правило буравчика (винта) для базиса: Если вращать буравчик и векторы так, чтобы первый базисный вектор кратчайшим образом стремился ко второму, то буравчик (винт) будет завинчиваться в направлении третьего базисного вектора, если это правый базис.

  • Всё это, конечно, соответствует расширению обычного правила выбора направления координат на плоскости (х — вправо, у — вверх, z — на нас). Последнее может быть еще одним мнемоническим правилом, в принципе способным заменить правило буравчика, правой руки и т.д. (впрочем, пользование им, вероятно, требует иногда определенного пространственного воображения, так как надо мысленно повернуть нарисованные обычным образом координаты до совпадения их с базисом, ориентацию которого мы хотим определить, а он может быть развернут как угодно).

Формулировки правила буравчика (винта) или правила правой руки для специальных случаев

Выше упоминалось о том, что все разнообразные формулировки правила буравчика (винта) или правила правой руки (и другие подобные правила), в том числе все упоминаемые ниже, не являются необходимыми. Их не обязательно знать, если знаешь (хотя бы в каком-то одном из вариантов) общее правило, описанное выше и знаешь порядок сомножителей в формулах, содержащих векторное произведение.

Однако многие из описанных ниже правил хорошо приспособлены к специальным случаям их применения и поэтому могут быть весьма удобны и легки для быстрого определения направления векторов в этих случаях[8].

Правило правой руки или буравчика (винта) для механического вращения скорости

Правило правой руки или буравчика (винта) для угловой скорости

Известно, что вектор скорости данной точки связан с вектором угловой скорости и вектором , проведенным из неподвижной точки в данную, как их векторное произведение:

Очевидно, поэтому к определению направления вектора угловой скорости применимы правило винта и правило правой руки, описанные выше для векторного произведения.

Этого в принципе достаточно.

Right-hand grip rule.svg

Однако в данном случае правила могут быть сформулированы в еще более простом и запоминающемся варианте, так как речь идет о вполне реальном вращении:

Правило буравчика (винта): Если вращать винт (буравчик) в том направлении, в котором вращается тело, он будет завинчиваться (или вывинчиваться) в ту сторону, куда направлена угловая скорость.

Правило правой руки: Если представить, что мы взяли тело в правую руку и вращаем его в направлении, куда указывают четыре пальца, то оттопыренный большой палец покажет в ту сторону, куда направлена угловая скорость при таком вращении.

Правило правой руки или буравчика (винта) для момента импульса

Полностью аналогичны правила для определения направления момента импульса, что неудивительно, поскольку момент импульса пропорционален угловой скорости с положительным коэффициентом[9].

Правило правой руки или буравчика (винта) для момента сил

Для момента сил (вращающего момента)

(где  — сила, приложенная к i-ой точке тела,  — радиус-вектор,  — знак векторного умножения),

правила тоже в целом аналогичны, однако сформулируем их явно.

Правило буравчика (винта): Если вращать винт (буравчик) в том направлении, в котором силы стремятся повернуть тело, винт будет завинчиваться (или вывинчиваться) в ту сторону, куда направлен момент этих сил.

Правило правой руки: Если представить, что мы взяли тело в правую руку и пытаемся его повернуть в направлении, куда указывают четыре пальца (силы, пытающиеся повернуть тело направлены по направлению этих пальцев), то оттопыренный большой палец покажет в ту сторону, куда направлен вращающий момент (момент этих сил).

Правило правой руки и буравчика (винта) в магнитостатике и электродинамике

Для магнитной индукции (закона Био — Савара)

Правило буравчика (винта): Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током.

Правило правой руки

Правило правой руки: Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы оттопыренный большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление огибающих проводник линий магнитной индукции, поля, создаваемого этим током и огибающих проводник, а значит и направление вектора магнитной индукции, направленного везде по касательной к этим линиям.

Для соленоида оно формулируется так: Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Наука не в состоянии объяснить, почему вокруг проводника с током, как экспериментально установлено, вектор магнитной индукции направлен вправо, а не влево, или спонтанно в каждом конкретном случае.

Для тока в проводнике, движущемся в магнитном поле

Правило правой руки: Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

Для уравнений Максвелла

Поскольку операция ротор (обозначаемая rot), используемая в двух уравнениях Максвелла, может быть записана формально как векторное произведение (с оператором набла), а главное потому, что ротор векторного поля может быть уподоблен (представляет собой аналогию) угловой скорости[10] вращения жидкости, поле скоростей течения которой изображает собой данное векторное поле, можно воспользоваться для ротора теми формулировками правила, которые уже описаны выше для угловой скорости.

Таким образом, если крутить буравчик в направлении завихрения векторного поля, то он будет ввинчиваться в направлении вектора ротора этого поля.

Или: если направить четыре пальца правой руки, сжатой в кулак, в направлении завихрения, то отогнутый большой палец покажет направление ротора.

Из этого следуют правила для закона электромагнитной индукции, например: если указать отогнутым большим пальцем правой руки направление магнитного потока через контур, если он растет, и противоположное направление, если он убывает, то согнутые пальцы, охватывающие контур, покажут направление, противоположное (из-за знака минус в формуле) направлению ЭДС в этом контуре, индуцируемой меняющимся магнитным потоком.

Правила для закона Ампера — Максвелла в целом совпадают с правилами, приведенными выше для вектора магнитной индукции, создаваемой током, только в данном случае надо добавить к электрическому току через контур поток быстроты изменения электрического поля через этот контур и говорить о магнитном поле можно в терминах его циркуляции по контуру.

Правила левой руки

Первое правило левой руки

Если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца направлены по току, то отставленный на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Второе правило левой руки

Если движется заряд, а магнит покоится, то для определения силы действует правило левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре пальца были направлены по току (по движению положительно заряженной частицы или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей силы Лоренца или Ампера».

Примечания

  1. Математические детали общего понятия ориентации базиса, о котором здесь идет речь — см. в статье Ориентация.
  2. Под определением направления здесь везде имеется в виду выбор одного из двух противоположных направлений (выбор между всего двумя противоположными векторами), то есть сводится к выбору положительного направления.
  3. Это означает, что другие правила могут быть также удобны в любом количестве, но их использование не является необходимым.
  4. Это означает, что при желании можно пользоваться и противоположным правилом, и иногда это может быть даже удобно.
  5. Понятие правого и левого базиса распространяются не только на ортонормированные, но на любые трехмерные базисы (то есть и на косоугольные декартовы координаты тоже), однако мы для простоты ограничимся здесь случаем ортонормированных базисов (прямоугольных декартовых координат с равным масштабом по осям).
  6. Можно проверить, что в целом это действительно так, исходя из элементарного определения векторного произведения: Векторное произведение есть вектор, перпендикулярный обоим векторам-сомножителям, а по величине (длине) равный площади параллелограмма. То же, какой из двух возможных векторов, перпендикулярных двум заданным, выбрать — и есть предмет основного текста, правило, позволяющее это сделать и дополняющее приведенное здесь определение, указано там.
  7. Левая резьба применяется в современной технике только тогда, когда применение правой резьбы привело бы к опасности самопроизвольного развинчивания под влиянием постоянного вращения данной детали в одном направлении — например, левая резьба применяется на левом конце оси велосипедного колеса. Помимо этого, левая резьба применяется в редукторах и баллонах для горючих газов, чтобы исключить подсоединение к кислородному баллону редуктора для горючего газа.
  8. В том числе они могут быть в своих случаях и более удобными, чем общее правило, и даже иногда сформулированы достаточно органично, чтобы особенно легко запоминаться; что, правда, по-видимому, всё же не делает запоминание их всех более легким, чем запоминание всего одного общего правила.
  9. Даже если мы имеем дело с достаточно асимметричным (и асимметрично расположенным относительно оси вращения) телом, так что коэффициентом пропорциональности между угловой скоростью и моментом импульса служит тензор инерции, несводимый к численному коэффициенту, и вектор момента импульса тогда вообще говоря не параллелен вектору угловой скорости, тем не менее правило работает в том смысле, что направление указывается приблизительно, но этого достаточно, чтобы сделать выбор между двумя противоположными направлениями.
  10. Строго говоря, при этом сопоставлении есть еще постоянный коэффициент 2, но в данной теме это не важно, так как речь идет сейчас только о направлении вектора, а не о его величине.

См. также

Cсылки

Характеристики магнитного поля — fiziku5.ru

Магнитное поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и её скорости.

В проводнике с током и вокруг него возникает магнитное поле. Оно может возникать не только вокруг проводников с током, но и при движении любых заряженных частиц и тел, а также при изменении электрического поля.

Свойства магнитного поля:

— оказывает силовое воздействие на движущиеся в нем заряженные тела и на неподвижные проводники с электрическим током;

— способно намагничивать ферромагнитные тела;

— возбуждать ЭДС в проводниках, которые перемещаются в магнитном поле.

Характеристики магнитного поля:

— магнитная индукция В = ;

— магнитный поток Ф = В · S;

— абсолютная магнитная проницаемость μа = μ0 · μr;

— относительная магнитная проницаемость μr;

магнитная постоянная μ0

напряжённость магнитного поля Н = .

Правило буравчика (для прямолинейного проводника): если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводе, то вращение рукоятки буравчика укажет направление магнитных силовых линий.

Правило буравчика для катушки с током: если рукоятку буравчика вращать по направлению тока в витках, то его поступательное движение совпадёт с направлением магнитных линий внутри катушки.

Правило правой руки (для определения направления ЭДС индукции): если ладонь правой руки нужно расположить так, чтобы магнитные линии входили в неё, а отогнутый под прямым углом большой палец указывал направление движения проводника, то выпрямленные четыре пальца руки укажут направление индуцированной ЭДС.

Правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные линии входили в неё, а четыре выпрямленных пальца совпадали с направлением тока, то отогнутый под прямым углом большой палец укажет направление силы.

10

2. Данные всех приборов и машин занесите в таблицу 1.

I. Снятие характеристики холостого хода

3. После проверки схемы преподавателем, включите схему. Плавно изменяя ток возбуждения Iвозб, с помощью реостата Rрег снять показания амперметра и вольтметра. Данные замеров занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ опыта

Iвозб, А

Евосх, В

Енисх, В

1

2

3

4

5

6

7

8

4. По данным опыта постойте характеристики холостого хода:

 

Е, В

 

Iвозб, А

II. Снятие внешней характеристики

5. Включить двигатель и с помощью реостата Rрег установить на зажимах генератора номинальное напряжение Uн, согласно заданию преподавателя. Плавно увеличивая ток нагрузки Iн, включая поочерёдно соответствующие тумблеры снять показания амперметров и вольтметра. Данные замеров занесите в таблицу 3.

Таблица 3

№ опыта

U, В

Iнагр, А

Iвозб, А

1

2

3

35

В любой машине чётко выделяются подвижная (ротор) и неподвижная (статор) части. Часть машины, в которой индуцируется электродвижущая сила (ротор), называют якорем, а часть машины, в которой создаётся магнитное поле возбуждения (статор) – индуктором.

Работа электрической машины характеризуется взаимодействием двух направленных навстречу друг другу вращающих моментов, один из которых создаётся механическими, а другой – электромагнитными силами. Кроме того, работа двигателя и генератора характеризуется взаимодействием напряжения сети и ЭДС, возникающей в обмотке якоря.

Различают генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

В генераторах независимого возбуждения основной магнитный поток создаётся либо постоянным магнитом, либо электромагнитом (обмоткой возбуждения), питаемым от источника постоянного тока.

В генераторах с самовозбуждением питание обмотки главных полюсов осуществляется напряжением самого генератора. При этом отпадает необходимость в отдельном источнике энергии. В зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Основные характеристики генераторов:

·  холостого хода – зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения якоря и отключённой нагрузке Е = f (Iв);

·  внешняя характеристика – зависимость нагрузки на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянной частоте вращения и постоянном сопротивлении цепи возбуждения U = f (I);

·  регулировочная характеристика – зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянных частоте вращения и напряжении на зажимах генератора Iв = f (I).

Порядок выполнения работы:

1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1.

Рисунок 1.

34

Оборудование:

1. Аккумуляторная батарея

2. Гальванометр

3. Реостат

4. Полосовой постоянный магнит

5. Индукционная катушка с сердечником

Порядок выполнения работы:

I. Проверка законов электромагнитной индукции

1. Вводя в катушку постоянный электромагнит, как показано на рисунке 1, замерьте отклонения стрелки гальванометра и запишите результаты измерений.

Рисунок 1

·  Рис. а) — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

·  Рис. б) — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

·  Рис. в) — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

·  Рис. г) — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11

II. Изучение явления самоиндукции

2. Изучите явление самоиндукции, используя две индукционных катушки, как показано на рисунке 2. Запишите результаты наблюдений.

Рисунок 2

·  Рис. а) — ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

·  Рис. б) — ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Подвес для камеры

с сервоприводами — документация коптера

В этой статье объясняется, как подключить стабилизатор камеры с сервоприводами к
автопилот и настройте его для использования с ArduPilot (в Mission
Планировщик).

Обзор

Copter, Plane или Rover может стабилизировать карданный подвес до трех осей
движение с использованием любого из свободных выходных каналов. Комбинированная стабилизация
с вводом от пилота также возможно (обычно с помощью приемника
ручку настройки канала 6).

Примеры, показанные ниже, используют снимки экрана коптера, но работают точно
то же самое для самолета и вездехода.

Затвор камеры может срабатывать из APM после подключения к
серво или «реле». Актом срабатывания затвора можно управлять
через переключатель канала 7 вашего ресивера или автоматически во время
миссии.

Для оптимальной производительности убедитесь, что после добавления дополнительного веса
подвес камеры ваш коптер по-прежнему парит в идеале на 50% дроссельной заслонке, но
конечно, не более 70% газа в режиме стабилизации, потому что
маломощный вертолет также имеет меньше возможностей для восстановления после сбоев.

Крепление камеры и сборка

Камера должна быть надежно закреплена на подвесе, но таким образом
что снижает / гасит вибрации двигателя. Это сложно для
достичь обеих целей одновременно!

Общие методы крепления камеры на стабилизаторе включают: мягкий
пена, жесткая пена, неопреновые трубки (установка камеры сбоку), хирургические
трубка, резинки, нейлоновый болт (прямое жесткое крепление) и липучка.
Трубки использовались в основном на традиционных вертолетах.Мы не делаем
конкретная рекомендация здесь, так как не существует единого очевидного «лучшего выбора»
и до некоторой степени это зависит от планера. Тем не менее, используя липучку
и резинки (для дополнительной безопасности) быстро устанавливаются и могут
разумные результаты.

Подключение сервоприводов к Pixhawk

Подключите стабилизатор к дополнительным выходным контактам Pixhawk. Подключить наклон
(шаг) к сигналу (-ам) вспомогательного выхода 1, прокрутка к контакту (-ам) 2 выходного сигнала
и заземлить на контакт заземления Aux Out (-).

Конфигурация подвеса через планировщик миссий

В меню конфигурации, Параметры оборудования вы найдете камеру.
Экран настройки стабилизатора.(см. изображение ниже)

Для каждого сервопривода / оси подвеса камеры выберите соответствующий сервопривод.
канал и убедитесь, что установлен флажок «Стабилизировать» .

Примечание

Современные бесщеточные стабилизаторы (например, SToRM32) обычно поставляются со своими собственными контроллерами, которые обеспечивают стабилизацию подвеса .
Для этих контроллеров флажок Stabilize не должен быть отмечен.

Пределы сервоприводов следует отрегулировать, чтобы убедиться, что сервоприводы подвеса
не связывайте.

Пределы угла должны соответствовать углу наклона стабилизатора
себя в пределах сервопривода. Если во время тестирования вы обнаружите, что стабилизатор
не стабилизируется должным образом (например, он закончился или
недокорректировав при наклоне коптера), отрегулируйте пределы угла вверх или
немного вниз.

(На самом деле это не пределы «угла», а то, насколько сервопривод управляется
для перемещения в пределах 60 ° может двигаться большинство сервоприводов.

например, если установлено на -60 / + 60, сервопривод достигнет -30 ° / + 30 ° (его предел), когда
Вертолет достигает -60 ° / + 60 °

Если установлено значение -15 / + 15, сервопривод достигнет -30 ° / + 30 ° (его предел), когда
«Коптер достигает -15 ° / + 15 °)

«Углы втягивания» относятся к положению подвеса, когда
режим монтирования «убран» (т.е. MNT_MODE = 0). «Втянут» обычно
означает, что подвес втягивается в корпус летательного аппарата, который
вообще не актуально для мультикоптеров.

«Нейтральные углы» относятся к положению подвеса при установке
сначала инициализируется. Обычно это смотрит прямо вперед.

«Углы управления» — это параметры, позволяющие управлять подвесом с
наземная станция, возможно, с помощью джойстика. Эти значения перезаписываются
наземной станцией, поэтому нет смысла обновлять их на MP
экран.

Если вы обнаружите, что стабилизатор движется в неправильном направлении, проверьте
Реверс — флажок.

Планировщик миссии: экран настройки камеры и подвеса

Если вы хотите отрегулировать наклон, крен или панорамирование подвеса во время полета, вы можете
установите входной канал на «RC6», который обычно соответствует вашему
ручка настройки передатчиков.

Примечание

Если вы это сделаете, вам необходимо установить для параметра CH6 Opt значение CH6_NONE в
Планировщик миссий Стандартные параметры | Экран конфигурации .

Выравнивание минимальных и максимальных значений ШИМ с полным ходом стабилизатора

В этом разделе показано, как выровнять максимальную и минимальную серво ШИМ.
настройки:

  • Наклонить планер влево (сразу после остановки сервопривода
    перемещения или ~ 45 градусов), и увеличивайте значение «Roll» «Servo» «Min» до тех пор, пока
    сервопривод начинает физически немного двигаться, остановитесь на этом.
  • Наклонить планер резко вправо (сразу за местом остановки сервопривода.
    или ~ 45 градусов), и уменьшите значение «Roll» «Servo» «Max» до тех пор, пока
    сервопривод начинает физически немного двигаться, остановитесь на этом.
  • Повторение шага (движение вперед и назад)

Выравнивание / центрирование стабилизатора

Для выравнивания и центрирования стабилизатора:

  • Держите планер прямо и горизонтально
  • Если стабилизатор не совсем выровнен, сначала настройте оборудование,
    например, получите сигнал сервопривода, чтобы стабилизатор находился как можно ближе к уровню
    перед выполнением следующего шага / шагов .. сделайте это, отвинтив рог от сервопривода и
    перемещая его, и / или при использовании толкателей к кардану,
    регулировка их длины).
  • Если «наклон» по-прежнему не совсем ровный, его можно «обрезать», отрегулировав
    Наклон-> Угол-> Мин. и Наклон-> Угол-> Макс.… ОБА одним щелчком мыши в
    в том же направлении (например, нажимайте обе стрелки вниз по одному разу).
    убедитесь, что разница между ними остается постоянной (важно
    ), но отрегулируйте «центральное» положение стабилизатора небольшими
    количества (не делайте этого слишком много, так как это влияет на максимальный бросок / с
    в крайних случаях на такую ​​же сумму).

Общие исправления плохого видео

Перечислены некоторые из наиболее распространенных причин и решений плохого качества видео.
ниже:

  • Эффект «желе» (или рольставни) является побочным продуктом использования камеры.
    с датчиком CMOS (GoPro и др.), вызванным вибрацией от несбалансированного
    опоры / моторы, и их можно смягчить, установив камеру на мягком
    беруши из резины, силикона, поролона или иногда просто на липучке.
  • Системы цифровой и оптической стабилизации

  • часто используются во многих камерах
    не работают должным образом из-за вибрации, обнаруженной на многих
    мультикоптеры.

    • Исключения: сбалансированная система устойчивой съемки видеокамеры Sony
      очень эффективен даже при максимальном зуме 30 крат.
  • Если у вас резкое движение камеры, настройте параметр RC_Feel на
    меньшее число, например 50 или 25.
  • Для лучшего и более плавного рыскания используйте контроль Expo на пульте дистанционного управления и ниже.
    усиление Acro_Yaw_P в APM.

Важно помнить, что даже при идеальной настройке фотография
это не только наука, но и искусство. Использование камеры, направленной прямо на
земля — ​​хорошее место для начала, но можно
достигается с углами, отличными от вертикального. Установите около 40 градусов
отклонение от вертикали для получения в основном наземных фотографий, но с наклонными
Посмотреть. Около 70 градусов по вертикали даст вам намного больше неба.
живописные фото. ArduPilot стабилизирует подвес в любом установленном вами положении.

.

Углы подвеса и фиксатор кардана

Углы подвеса и замок кардана


Углы подвеса, фиксатор карданного подвеса и четвертый подвес на Рождество

Авторские права © 2000 Эрик М. Джонс и Пол Фьельд.
Все права защищены.
Последняя редакция 29 апреля 2011 г.

См. Также Документ инструментальной лаборатории MIT.
E-1344, «Навигация и навигация Apollo: соображения относительно фиксации подвеса Apollo IMU» Дэвида Хога, апрель 1963 г.

Примеры приведенного ниже чертежа IMU можно найти в различных изданиях Grumman’s LM Apollo Operations Handbook, таких как стр. 2.1-47 в LM 10, Vol. 1 (37 Мб)

Углы подвеса

Автор журнала Том Нил написал:

«Блок инерциальных измерений (IMU) имеет внешний, средний и внутренний карданы.
(схематический), с устойчивой платформой, обозначенной на схеме как «стабильный элемент», установленной на внутренней оси карданного подвеса. Внешний стабилизатор установлен на навигационной базе, которая, в свою очередь, жестко закреплена на космическом корабле.«Углы подвеса» — это углы Эйлера между «стабильной платформой» и «навигационной базой», измеренные относительно самой навигационной базы. В LM AOT также устанавливается на базе NAV. Таким образом, для выравнивания платформы было бы удобно измерять все углы относительно навигационной базы.

«Например, для посадки на Луну платформа LM выровнена с системой координат места посадки. Если LM приземляется точно вовремя и на идеально ровной поверхности с осью z, выровненной в плоскости орбиты CM, Внешний угол подвеса (OGA), внутренний угол подвеса (IG) и средний угол подвеса (MGA) будут равны нулю.При соблюдении всех вышеперечисленных условий, если бы LM находился на 50 футов непосредственно над местом приземления, со всеми тремя углами карданного подвеса, показывающими ноль, и я наклоняю LM назад (нос вверх) на 30 градусов, шар 8 будет показывать тангаж 30, бросок 0. , рыскание 0. Будет ли угол наклона кардана отображаться как 30 градусов или как 330 градусов? »

Автор журнала Пол Фьельд ответил:

«Система координат LM Body правая, ось + X направлена ​​вверх.
через ось тяги, ось + Y направлена ​​вправо, если смотреть вперед
которая расположена вдоль оси + Z.Матрица преобразования вращения:
построенный с помощью последовательности Эйлера 2-3-1, то есть: наклон по оси Y, затем вращение
около Z и, наконец, рыскание около X. Положительные вращения — это крен вверх,
вправо, рыскание влево (направьте большой палец правой руки вдоль положительной оси:
пальцы сгибаются положительно) «.

«Корпус инерциального измерительного блока прикручен к базе NAV (вместе с
юстировочный оптический телескоп и блок датчика прерывания). Три
вращающиеся кольца кардана устанавливаются последовательно: наружное (ось X) к
корпус, середина (ось Z) к внешнему кольцу и внутреннему (ось Y) к
среднее кольцо.Моментные двигатели удерживают стабильную платформу в инерционном положении в
полезная ориентация »

«При приземлении эта ориентация была параллельна координатам платформы.
Система, источником которой был центр Луны. + X указал вверх через
положение площадки посадки на момент посадки , + Y было перпендикулярно
на фиктивную плоскость, образованную вектором скорости командного модуля и
+ X (Vcm крест X) и + Z завершают правую систему (X крест Y).»

«Направление LM в этой системе отсчета было рассчитано путем построения
Матрица от стабильного члена до навигационной базы (AKA Platform to Body) с использованием
сообщил об углах на каждом подвесе. Этот важный момент математики связан с
все ускорения, скорости, положения и т. д., вычисленные в
аналитического пространства компьютера в (надеюсь) реальный мир
луна »

«В случае увеличения угла наклона Тома LM вращается против часовой стрелки (глядя на
это с правой (+ Y) стороны), что является положительным вращением: 30 градусов на
мяч’.»


Замок карданного подвеса

Фьельд пишет:

«Если средний (Z) кардан поворачивался на + — 90 градусов, внутренняя ось кардана
совпадут с внешней осью кардана, и вы потеряете
измерение. Вблизи этой точки в замкнутом контуре стабилизации крутящий момент
двигателям теоретически можно дать команду повернуть подвес на 180 градусов
мгновенно. Вместо этого в LM компьютер высветил «карданный замок».
предупреждение на 70 градусах и заморозил IMU на 85 градусах, мигая
недружелюбный свет «нет атт».Потом ждал переналадки ».

«Математически заданные углы подвеса были извлечены из заданной матрицы осей, расчет включал деление на cos Z. Если Z равно 90, cos равен 0, и это деление недопустимо!»

Четвертый подвес на Рождество

Примерно через два часа после приземления «Аполлона-11» пилот командного модуля Майк Коллинз имел следующий разговор с капитаном Оуэном Гэрриотом.

104: 59: 35 Гэрриотт: Колумбия, Хьюстон.Мы заметили, что вы маневрируете очень близко к подвесу. Предлагаю тебе отойти назад. Над.

104: 59: 43 Коллинз: Ага. Я обхожу его, выполняя маневр CMC Auto для значений Pad: крен 270, тангаж 101, рыскание 45.

104: 59: 52 Гэрриот: Роджер, Колумбия. (Долгая пауза)

105: 00: 30 Коллинз: (слабый, шутит) Как насчет того, чтобы прислать мне четвертый стабилизатор на Рождество.

[Армстронг — «Это Майк в своих лучших проявлениях.У нас была платформа с четырьмя карданными подвесами на Gemini «.]

Следующее взято из апрельского 1963 г. документа лаборатории приборостроения MIT.
E-1344,
«Навигация и навигация Apollo: рассмотрение фиксации подвеса Apollo IMU»
пользователя Дэвид Хоаг.

«Трудностей, связанных с блокировкой кардана, можно избежать, добавив к IMU четвертый стабилизатор. В данном случае он будет называться дублирующим стабилизатором.
поскольку он обеспечивает больше степеней свободы, чем теоретически необходимо. Этот резервный стабилизатор будет рассматриваться в этом документе как установленный вне обычного внешнего стабилизатора.В этом описании используется следующий порядок: внутренний, средний, внешний и избыточный. Наиболее вероятная операция будет использовать три внутренних кардана для приведения сигналов ошибки стабилизирующего гироскопа к нулю, в то время как четвертый, если он приводится в действие, чтобы держать средний кардан около нуля и вдали от ориентации замка кардана. Это можно сделать, сгенерировав избыточную команду скорости подвеса с помощью выражений, аналогичных

A (резервный) = k sin A (средний) / cos A (внешний)

так что отрицательная обратная связь по среднему углу приводит к приближению среднего угла к нулю.Должна быть возможность сделать так, чтобы внутренние три кардана имели такие же динамические характеристики, как и более простая система с тремя степенями свободы ».

Фьельд добавляет:

«Это действительно интересно, что Дэйв Хоаг затронул 4-карданный шарнир
концепция так поздно в фазе проектирования Apollo. Массачусетский технологический институт развязал «войну», чтобы убедить
всем, особенно космонавтам, что более простой трехкамерный блок был
единственный способ вовремя доставить Аполлона на Луну. Идея заключалась в том, чтобы взять
Система Полярной звезды и луна ее.»

«Большинство людей думают, что Apollo совершал технологические прорывы, когда
Я думаю, это действительно было связано с использованием как можно большего количества того, что было на
полка, где они могли бы это сойти с рук. Я начинаю верить Аполлону
действительно был о прорыве в управлении. Время — то есть крайний срок посадки Кеннеди «до истечения этого десятилетия» был реальной движущей силой ».

.Подвес

SimpleBGC (также известный как подвес AlexMos) — документация коптера

SimpleBGC — это популярный бесщеточный контроллер подвеса, который может связываться с ArduPilot (коптер, самолет и ровер) с использованием специального последовательного протокола.
Более подробную информацию о возможностях этого стабилизатора можно найти на сайте basecamelectronics.com

.

Примечание

Поддержка этого стабилизатора включена в Copter 3.4 (и выше).

Где купить

Контроллер SimpleBGC и соответствующие 2-осевые и 3-осевые стабилизаторы можно приобрести в basecamelectronics.com и многих других розничных продавцов.

Подключение стабилизатора к автопилоту

Хотя SimpleBGC может быть подключен с помощью ШИМ (аналогично кардану Tarot), мы рекомендуем использовать последовательный интерфейс, подключенный к одному из последовательных / телеметрических портов автопилота, например Telem2, как показано выше.

В ArduPilot / APM Planner / Mission planner установите следующие переменные:

  • MNT_TYPE до 4 / «Тип крепления (Нет, Серво или MavLink)»
  • SERIAL2_PROTOCOL в 1 / «MavLink» (значение «SERIAL2» должно быть «SERIAL1» при использовании порта Telem1, SERIAL4 при использовании Serial4 / 5 и т. Д.)
  • SR2_EXTRA1 до 20
  • SR2_POSITION до 10
  • SR2_RC_CHAN на 20 и все другие переменные SR2_ * на 0.

Если вы хотите контролировать угол наклона вручную, вы можете установить:

  • MNT_RC_IN_TILT до 6
  • В графическом интерфейсе SimpleBCG на вкладке «Настройки RC» в поле «Конфигурация ввода» установите для PITCH значение «API_VIRT_CH6».

Предупреждение

Если вы подключаете стабилизатор, как показано на схеме выше, невозможно установить соединение с графическим интерфейсом на ПК через USB и одновременно подключить его к автопилоту. Это происходит потому, что UART1 («серийный» на рисунке выше) «подключен параллельно к встроенному преобразователю USB-UART (за исключением« миниатюрных »плат, у которых есть выделенный USB-порт).Если вы случайно подключите как графический интерфейс через USB, так и автопилот через UART1, вы можете получить поврежденные данные на флэш-памяти стабилизатора. Это может привести к неожиданному движению двигателя! Подробнее о причине, пожалуйста, проверьте ссылку.

Настройка с наземной станции

Установите следующие параметры через наземную станцию, а затем перезагрузите автопилот:

  • MNT_TYPE до 3 / «AlexMos-Serial»
  • SERIAL2_PROTOCOL до 7 / «AlexMos Gimbal Serial» (значение «SERIAL2» должно быть «SERIAL1» при использовании порта Telem1, SERIAL4 при использовании Serial4 / 5 и т. Д.)

Если вы не можете подключиться, вы можете установить следующие параметры, хотя обычно этого не требуется:

  • SERIAL2_BAUD до 115 (означает использование последовательной скорости передачи 115200)
  • BRD_SER2_RTSCTS на 0, чтобы отключить управление потоком на Telem2 (используйте BRD_SER1_RSCTS при подключении к Serial1, Serial4 / 5 никогда не использует управление потоком)

Максимальные углы наклона стабилизатора можно установить с помощью следующих параметров:

Для управления углами наклона стабилизатора с помощью передатчика:

  • MNT_RC_IN_TILT до 6 для управления наклоном стабилизатора (он же угол наклона) с помощью ручки настройки Ch6 передатчика.

Для 3-осевого карданного подвеса с углом поворота 360 градусов:

Использование графического интерфейса Gimbal и MavLink Connection

Чтобы использовать графический интерфейс стабилизатора и автопилот с MavLink, необходимо использовать версию прошивки стабилизатора 2.60 или выше.

В следующих инструкциях показано, как подключать компоненты:

  • Подключите автопилот, как показано выше, но подключите провод RX (оранжевый) к RC-R, а провод TX (зеленый) к контакту RC-Y на подвесе
  • Подключите заземляющий провод (черный) к любому контакту GND.

В этой настройке вы должны позаботиться о следующих параметрах графического интерфейса:

  • Активируйте RC_SERIAL, установив «RC_ROLL pin mode» = «Serial port (Serial API, etc.) »На вкладке RC На вкладке« External IMU »в поле« External IMU configuration »
  • Выберите модель: «MavLink FC channel 1»
  • Подключение: отключено На той же вкладке в поле «Подключение MavLink» для канала 1 (канал 2 оставьте отключенным)
  • Последовательный порт: «RC_serial» — системный идентификатор / идентификатор компонента: 1, 154
  • Настройка порта: 115200, без четности
  • Проверьте параметры: Отправить контрольный сигнал и запросить данные RC
  • Режим управления MavLink: «Управляет только осями ROLL и PITCH». Если все настроено правильно, вы должны увидеть что-то вроде следующего в полях: AHRS: OK (40 мс), GPS: OK (106 мс), RC: OK, Control: OK Ch2: полученных пакетов: 257502, потерянных: 0, ошибок анализа: 3 Ch3: полученных пакетов: 0, потерянных: 0, ошибок анализа: 0.

Проверка правильности движения подвеса

Проверка пилотом на управление тангажем

После включения стабилизатор должен указывать на минимальный угол наклона (т.е. прямо вниз), когда ручка настройки канала 6 вашего передатчика находится на минимальном значении ШИМ (возможно, около 1000), а камера должна указывать на максимальный угол наклона (т. Е. Прямо вперед) когда ручка настройки находится на максимуме (возможно, около 2000).
Страницу калибровки Radio Planner Radio можно использовать для проверки текущего входного значения ШИМ канала 6.

Окупаемость инвестиций

У вас должен быть GPS-замок, чтобы проверить ROI.
Функция ROI направляет автомобиль и / или камеру на цель.
Приведенные выше инструкции описывают настройку APM / Pixhawk так, чтобы он управлял только наклоном (т. Е. Шагом) карданного подвеса Таро, поэтому при получении команды Do-Set-ROI коптер будет пытаться повернуть нос транспортного средства в направлении цель и наклон камеры в зависимости от расстояния и высоты транспортного средства.
Вы можете проверить правильность движения наклона кардана, подключившись к планировщику миссии, затем на карте экрана полетных данных щелкните правой кнопкой мыши точку примерно в 50 м впереди транспортного средства (оранжевая и красная линии показывают текущий курс транспортного средства. ), выберите Point Camera Here и введите высоту -50 (метров).Это должно привести к тому, что стабилизатор будет направлен вниз примерно на 45 градусов.

Пилотное управление стабилизатором можно восстановить, установив переключатель вспомогательной функции в положение «Втягивание крепления» (т.е. RCx_OPTION = 27), а затем переместив переключатель в нижнее положение.

.

графиков — Gimbal Lock как это происходит?

Переполнение стека

  1. Около
  2. Товары

  3. Для команд
  1. Переполнение стека
    Общественные вопросы и ответы

  2. Переполнение стека для команд
    Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами

  3. Вакансии
    Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста

  4. Талант
    Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя

  5. Реклама
    Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира

  6. О компании

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *