Das Gyroskop im iPhone 4: Bilder, technische Spezifikationen und zwei Videos
Mit detailverliebter Genauigkeit haben sich die auf Apple Produkte spezialisierten Reparatur-Dienstleister von iFixit dem im iPhone 4 verbauten Gyroscope (hier der Deutsche Wiki-Artikel zum „Kreiselinstrument“) gewidmet und stellen den Logik-Stein des 3-Achsen Instruments zur Positionsbestimmung im Raum in einem ausführlichen Artikel vor. Die zahlreichen, ebenfalls abgebildeten Mikroskop-Aufnahmen verdeutlichen die Funktionsweise des iPhone-Gyroscopes an einem baugleichen SMD-Baustein.
Der Ausflug in das Geräte-innere ist weniger spektakulär und etwas technischer als die vor knapp einer Woche veröffentlichten Bilder des iPhone 4-Teardowns, aber durchaus lesenswert.
Um sich mit der grundsätzlichen Funktionsweise eines Gyroskops vertraut zu machen empfehlen wir dieses, auch unten eingebettete Youtube-Video von „ScienceOnline“. Die Vorstellung des Gyroscope-Funktion im iPhone 4 lässt sich in diesem Mitschnitt der WWDC-Keynote betrachten.
Super Beitrag! Vielen Dank, das interessiert mich schon die ganz Zeit. Ist im iPhone dann auch wirklich so ein bewegliches Teil verbaut?? O_o
Natürlich nicht. Aber das könnte man ja auch alles im oben verlinkten Artikel nachlesen …
Genau das würde mich auch interessieren. Habe gerade eine Ausbildung in der Flugzeugelektronik begonnen und über dieses Bauteil einiges gehört… Aber im iPhone kann sich doch eigentlich nichts die ganze Zeit bewegen oder doch *hae*
das gyroscope im video veranschaulicht zwar die physik die dahinter steckt, technisch gelöst wird das ganze aber anders.
Schau dir im artikel von ifixit unter punkt 5 das bild an. das ist ein in oberflächenmikromechanik gefertigten drehratensensor welcher auch in autos verbaut ist und scheinbar auch im iphone 4 zum einsatz kommt.
Wirklich ziemlich beeindruckend… werd mir die Tage darüber mal etwas mehr durchlesen… Der Wikipedia Eintrag zu MEMS ist schon ziemlich erstaunlich, vorallem die Größenverhältnisse.
Vielen dank für den Hinweis :)
Unter Step 3 ist übrigens der Beschleunigungssensor wie wir ihn bereits aus dem alten iPhone kennen abgebildet. das sind einfach jede menge kleine kondensatoren, welche durch eine beschleunigung den plattenabstand ändern und somit auch ihre kapazität ändern, was elektrisch gemessen werden kann.
die funktionsweiße des drehratensensors beruht auch auf dem prinzip einer kapazitätsänderung.
Ab 1:54 sehr beindruckend *bling*
anscheinend ja, vllt wird es ja nur auf Befehl aktiviert, also wie GPS oder der Kompass…weiß das wer?
Gibt’s übrigens hier:
http://cgi.ebay.de/Gyroskope-R.....789wt_1139
Hab mir gerade eins bestellt. :)
Das würde heissen es erkennt genau wenn ich es neige, kippe..ist das richtig?! Verstehe nicht was es mehr kann bspw beim spielen mit „Labyrinth“…klärt mich jemand auf?!
Soweit ich weiß ist es um einiges genauer und empfindlicher.
Ein kreiselinstrument ist ein in allen Achsen gelagerter Kreisel mit hohen umdrehungsfrequenzen. Dieser kreisel verhält sich weltraumstabil das heist der Kreisel hat IMMER die selbe Position .. Also neigt sich die komplette Welt um den Kreisel ..klingt komisch ist aber so .. Also wenn ich das iPhone um den Kreisel verdrehe Kippe oder Sonstiges bleibt der Kreisel immer in der selben Position .. Somit kann jede lageänderung bestimmt werden
Es erkennt wenn man es auf der eigenen Achse dreht.
Wahnsinn .. Echt sehr interessant. Bin beeindruckt.
Gibt es ein App um die Funktion zu testen. Beim Spiel mit dem Wüfel klappt es nämlich nicht wirklich.
Wow. Richtig interessant. Super Video.
Hat mich auch die ganze Zeit interessiert…
Und hab ich das richtig verstanden? Das erste gyroscope wurde schon vor 90 Jahren gebaut?
so long
Da sieht mans mal wieder – im iPhone wird nur Uralt-Technik verbaut!
:(
Ja, Gyroskope sind etwas ganz, ganz altes. Und fast jedes Kind kennt die Dinger aus seiner Jugend, die guten alten Kreisel. Vor einigen Jahren gab es auch diesen „Gyrotwister“-Hype oder wie auch immer das Ding zum Handgelenke trainieren hieß. Gleiches Prinzip.
Die Physik die dahinter steckt ist eigentlich gar nicht so schwer, man lernt es bereits in der Unterstufenphysik kennen. Es ist bei Lehrern ein beliebtes Gerät um die mechanischen Impulserhaltungssätze den Schülern zu demonstrieren.
Allerdings bin ich erschreckt wie viele Leute hier scheinbar ihre Kindheit komplett verschlafen haben :(
Naja ich weis ja nicht ob die Physik dahinter wirklich so einfach ist, wie du Sie hier erläuterst. Und man lernt das mit Sicherheit nicht in der Unterstufenphysik.
Kaum zu glauben aber ich hab vom Drehimpulserhaltungssatz erst im Studium erfahren. Und der ist fuer die ganze Sache eigentlich Elementar.
Mein Physikdozent hat ne extra Vorlesung ueber Gyroskope gehalten.
Hab zum Schluss nur noch Integrale gesehen(Aber das is in der Physik so ueblich). Die physikalischen prozesse dahinter sind in keinem Fall Trivial.
Nun, richtig, die ganze Sache dreht sich um den Drehimpulserhaltungssatz und ohne den geht gar nichts. Möglicherweise war es auch nicht unbedingt Unterstufe wo wir diese zumindest peripher behandelt haben, sondern die Oberstufe, aber seit meinen Physikstudien ist meine Schulphysik sowieso komplett über den Haufen geworfen :D
Wenn man das Modell jedoch nicht Quantenmechanisch betrachtet ist es zumindest nicht all zu schwer zu verstehen. Die Rechnungen die dahinter stecken erfordern natürlich ein wenig Aufwand – obwohl mein Prof schon das „die Impulserhaltung gilt immer, Rechnung trivial“ auf den Lippen hatte.
Hm, eine ganze Vorlesung über Gyroskope? Nun ja, ok, die Dinger sind natürlich ein interessantes „Spielzeug“ und man kann alleine schon „stundenlang“ darüber referieren wo sie überall wie eingesetzt werden, dazu noch die Berechnungen und man hat genug Material :)
Leute, es geht nicht darum, dass jeder es kennt sondern es in einem HANDY eingebaut wird und es kein Kreisel in dem Sinn ist den ihr genannt habt. Schaut euch die Bilder an und sagt mir wo dort euer „Kreisel“ zu sehen ist. Das sind nur noch winzig kleine Bauteile! Sowas gibt es noch nicht lange.
Schaut euch mal die Bilder an wie so ein Teil im Flugzeug aussieht und sagt mir wie man sowas im Handy umsetzt
Naturgesetze sind nunmal selten eine Neuentdeckung *fuck*
In einem Flugzeug gibt es sogar mehrere Gyroskope, das wohl bekannteste davon erhält den künstlichen Horizont.
Frei übersetzt ins Deutsche bedeutet „Gyroskop“ übrigens eigentlich nichts anderen als „sichtbar machen von Drehung“. Gemeint ist hierbei das sichtbar machen der Erddrehung. Auch die oben abgebildeten Gyroskope sind nichts anderes als Kreisel. Jene Kreisel sind jedoch in ein Gestänge mit möglichst geringer Reibung eingespannt welches es möglich macht den Kreisel „anzufassen“ ohne ihn direkt zu stoppen und durch Wirkung einer äußeren Kraft in seiner Lage zu beeinflussen. Oder alternativ um die Peripherie um ihn herum zu ändern wobei man feststellen kann, dass der Kreisel seine Lage aufgrund des Drehimpulses der Erde beibehält. Kreisel bleibt Kreisel, auch wenn ich ihn in ein Gestänge packe oder 10 Meter tief vergrabe :)
Das Gyroskop im iPhone 4 ist mit Sicherheit ein MEMS, solche Dinger gibt es auch schon länger als es das iPhone 4 gibt :)
Weil ich mich doch recht intensiv mit Physik beschäftige sage ich natürlich „das Gyroskop im iPhone 4 ist klasse, mehr davon!“, keine Frage, das Ding ist eine feine Sache. Aber das ist kein komplettes Neuland. Gab es halt schon vorher, auch als MEMS, guck dir mal teure GPS Geräte etwas genauer an :)
Spiel zum testen: Gun range
Spiele mit Gyro-Unterstützung: Hier in den News. http://www.iphone-ticker.de/20.....rstutzung/
So ein Kreisel wie im Video gabs mal bei Nordsee in dem kindermenü xD
ROFL. Mir wollte die Woche einer erzählen das die Gyrochips exclusiv von Apple entwickelt wurden und absolutes Neuland sind. Militärtechnik!!! etc.pp…
Muss dazusagen das ich seit einem Jahr nen paar Samples von solchen Chips liegen habe. Die Dinger sind allerdings so klein das man da nicht mehr per Kolben löten kann. Muss mir da noch nen Reflow für basteln. Wirklich erstaunlich die Teile.
Son Gyrosscope ist wohl was für jeden Griechen um die Ecke. Damit kann er dann wohl messen ob sein Fleischspieß auch schon fein durch ist!
Oder hab ich da jetzt was falsch verstanden?
Ich hoffe man verzeiht mir diesen kleinen Scherz. Spaß muß sein.
:-))
Gruß Kimbomen
PS: Ich fahr jetzt erstmal zur Bank und check mal den Kontostand von meinem Gyro(s)konto!
Wird so auch der virtuelle horizont bei teureren spiegelreflexkameras erstellt?
Ja, auch in einigen Spiegelreflexkameras werden MEMS Gyrosensoren verbaut, also auch solche Gyroskope :)
Ohhh, ha!
Ich bin überascht, dass viele so schwach in Physik sind. Pisa lässt grüssen.
Auch wenn es Gyros schon lange gibt, ist es ziemlich krass, wie man diese Technik in einen kleinen Chip bekommt. Der erwähnte BMA 220 ist nur 2×2 mm groß und 1mm hoch.
gibts das Programm was Steve bei der Keynote präsentiert hat?
ein gyroskop wurde im iphone nicht verbaut … das wär‘ was gggg-
es ist ein, verinfacht gesagt, 3D beschleunigungs-sensor…
infos ua. auch hier:
http://www.differencebetween.n.....lerometer/
nicht in allen iphones, im iphone 4 aber schon.
richtig, in den vorherigen iphones waren lediglich 3D beschleunigungs-sensoren eingebaut. genauer gesagt 1 sensor, der gleichzeitig beschleunigungen in x, y und z richtung detektieren kann. mit so einem ding kann man schon allerhand anstellen. somit wird z.B. die portrait/landscape umschaltungen des displays ermöglicht oder die stummschaltung, wenn man das phone verkehrt herum auf den tisch legt (interpretation der erdbeschleunigung zur lage des iphones im raum) oder man „schüttelt“ die playlist ordentlich durch, um eine neue reihenfolge festzulegen. dazu braucht man natürlich noch kein gyroskop, auch wenn im beispiel das phone mal „gedreht“ wird. hier dient der 3D beschleunigungs-sensor lediglich als so genanntes inklinometer.
ein gyroskop liefert jetzt zum beschleunigungs-sensor zusätzliche infos über drehbewegungen und zwar auch dann wenn beschleunigungen überlagert werden. 3D beschleunigungs-sensoren sind nämlich „blind“ bezgl. drehbewegungen entlang der detektierenden achse. eine eindeutige aussage, über eine drehung, bekommt man nur dann aus einem beschleunigungs-sensor, wenn er in ruhe im erdschwerefeld ist. dann funktioniert er – wie gesagt – als inklinometer. die drehungen sind dann berechenbar durch simple trigonometrie der einzelnen achsen im verhältnis zur gravitation von 1g. sobald man eine zusätzliche beschleunigung überlagert, kann man mit einem 3D beschleunigungs-sensoren keine exakte aussage mehr zur drehung des phones machen.
eine abhilfe wäre ein zusätzlicher 3D beschleunigungs-sensor, der möglichst weit entfernt vom ersten liegen sollte. bewertet mann dann die aussage aller 6 achsen, kann man wieder auf drehbewegungen schließen. das geht aber nur dann, wenn die drehachse statisch im raum verharrt. bewegt man die drehachse im raum oder noch schlimmer beschleunigt man zusätzlich entlang der drehachse kann man auch mit den 6 achsen (2x xyz) die zu bestimmenden 6 freiheitsgrade nicht mehr zuverlässig auflösen (beschleunigung entlang xyz und drehung in xyz). dem 3D beschleunigungs-sensor ist es nämlich egal, ob die gemessene beschleunigung aus einer echten beschleunigung entlang der mess-achse kommt, oder vom gravitations-vektor oder das ergebnis einer rotation ist.
die kombination aus gyro & 3D beschleunigungs-sensor kann die tatsächlich möglichen bewegungsmuster des phones jetzt viel besser erkennen (beschleunigung entlang der xyz achse des phones aus den daten des 3D beschleunigungs-sensor [ggf inkl. nutzung des erdbeschleunigungssignals von 1g] plus gleichzeitige drehung des phones um die xyz achse aus den daten des 3-achs gyro’s). damit lassen sich dann die typischen „laserschwertkampf“ bewegungsmuster erkennen und zwar viel exakter, als mit einem (oder zwei) 3D beschleunigungs-sensor(en) alleine.
ach ja, an den Wii remote-controller, der standardmäßig auch einen 3D beschleunigungs-sensor enthält – mit dem man alleine schon die abgefahrensten bewegungsmuster erkennt – kann man zusätztlich eine erweiterung dran „stöpseln“, die einen gyro enthält. fechten funktioniert dann richtig genial. *bling*
Schade, der Thread ist etwas älter, mein phone4 aber erst 3 Wochen, deshalb treibt mich der Gyrodingens auch erst jetzt in den Wahnsinn. Insbesondere mit der app 360, die nicht nur 360° Photos erlaubt, sondern dies auch in 3 Dimensionen, also man kann damit die „Kugel“ von innen fotografieren, in der du dich mit dem phone befindest. An sich nix dolles, aber wenn man dann zum Betrachten des Bildes den Gyro-Modus einschaltet… zeigt das Phone den richtigen Bildausschnitt, je nachdem wie ich es im Raum drehe, kippe, schwenke, schüttle… und das mit einer Sensibilität, Genauigkeit und Geschwindigkeit dass mir Angst und Bange wird. DER KNALLER: selbst wenn ich das phone exakt senkrecht halte und NUR ANDEUTUNGSWEISE um seine senkrechte Achse drehe, läuft das Bild sofort mit… WIE GEHT DAS??? Bei flach liegendem phone würde ich sagen, da ist halt noch ein Kompass mit im Spiel, aber so??? 3 Kompasse für 3 Raumachsen AUCH NOCH in dem kleinen Mistding? Die schaffen mich, echt… und dann nichtmal ne Brennstoffzelle, wenn die ihre Sensoren schon in der Zukunft einkaufen, warum nicht auch die Batterien??
In einem Segway sind auch Gyro-Sensoren drin.
Hier eine Abbildung : http://www.segforum.de/viewtop.....gyro#p5206