गायरोस्कोप

गायरोस्कोप (प्राचीन ग्रीक γῦρος gŷros, गोल और σκοπέω skopéō, देखने के लिए) एक उपकरण है जिसका उपयोग अभिविन्यास और कोणीय वेग को मापने या बनाए रखने के लिए किया जाता है। यह चरखा या डिस्क है जिसमें रोटेशन की धुरी (स्पिन अक्ष) किसी भी अभिविन्यास को मानने के लिए स्वतंत्र है। घूर्णन करते समय, कोणीय गति के संरक्षण के अनुसार, इस धुरी का अभिविन्यास बढ़ते हुए झुकाव या घूर्णन से अप्रभावित रहता है।

अन्य ऑपरेटिंग सिद्धांतों के आधार पर भी गायरोस्कोप मौजूद हैं, जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाए जाने वाले माइक्रोचिप-पैकेज्ड MEMS (कभी-कभी गियोमीटर कहा जाता है), सॉलिड-स्टेट रिंग लेजर, फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप और अत्यंत संवेदनशील क्वांटम गायरोस्कोप।

गायरोस्कोप के अनुप्रयोगों में निष्क्रिय नेविगेशन प्रणाली, जैसे कि हबल अंतरिक्ष टेलीस्कोप में, या जलमग्न पनडुब्बी के स्टील पोतखोल के अंदर सम्मिलित हैं। उनकी सटीकता के कारण, जाइरोथियोडोलाइट्स में गायरोस्कोप का उपयोग सुरंग खनन में दिशा बनाए रखने के लिए भी किया जाता है। गायरोस्कोप का उपयोग जाइरोकम्पस के निर्माण के लिए किया जा सकता है, जो चुंबकीय कम्पास (जहाजों, विमानों और अंतरिक्ष यान, सामान्य रूप से वाहनों में), स्थिरता में सहायता करने के लिए पूरक या प्रतिस्थापित करने के लिए या निष्क्रिय मार्गदर्शन प्रणाली के हिस्से के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

MEMS गायरोस्कोप कुछ उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे स्मार्टफोन में लोकप्रिय हैं।

विवरण और आरेख
गायरोस्कोप उपकरण है, जिसमें एक पहिये को अक्ष के आसपास घुमाने की अनुमति देने के लिए दो या तीन छल्लो में लगाया जाता है। तीन छल्लो का एक सेट, ऑर्थोगोन पिवट अक्षों के साथ दूसरे पर लगाया जा सकता है, जिसका उपयोग सबसे आंतरिक छल्ले पर पहिया को अपने समर्थन के स्थान में अभिविन्यास से स्वतंत्र रहने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है।

दो छल्लो के साथ गायरोस्कोप के केस में, बाहरी छल्ले, जो कि गायरोस्कोप फ्रेम है, को लगाया जाता है ताकि समर्थन द्वारा निर्धारित अपने विमान में अक्षरेखा में धुरी हो। इस बाहरी छल्ले में एक डिग्री रोटेशनल स्वतंत्रता है और इसकी धुरी में कोई नहीं होता है। दूसरा छल्ला, आंतरिक छल्ला, गायरोस्कोप फ्रेम (बाहरी छल्ले) में लगाया गया है ताकि अपने स्वयं के विमान में धुरी में केंद्रबिंदु हो जो हमेशा गायरोस्कोप फ्रेम (बाहरी छल्ले) के प्रमुख अक्ष के लंबवत होता है। इस आंतरिक छल्ले में दो डिग्री रोटेशनल स्वतंत्रता है।

चरखा का अक्ष (रोटर) स्पिन अक्ष को परिभाषित करता है। रोटर अक्ष के बारे में स्पिन करने के लिए विवश है, जो हमेशा आंतरिक छल्ले के अक्ष के लंबवत होता है तो रोटर के पास रोटेशनल स्वतंत्रता की तीन डिग्री है और इसकी धुरी दो है। रोटर इनपुट अक्ष पर प्रतिक्रिया बल द्वारा आउटपुट अक्ष पर लागू बल पर अभिक्रिया देता है।

साइकल के अगले पहिये को यदि ध्यान से देखा जाये तो गयरोस्कोरे को सरलता से समझा जा सकता है। यदि पहिया ऊर्ध्वाधर से दूर झुक जाता है ताकि पहिया का शीर्ष बाईं ओर चला जाए, तो पहिया का आगे का रिम भी बाईं ओर मुड़ जाता है। दूसरे शब्दों में, घूमने वाले पहिये के अक्ष पर घूर्णन तीसरे अक्ष के घूर्णन का उत्पादन करता है।

गायरोस्कोप फ्लाईव्हील आउटपुट अक्ष के बारे में रोल या प्रतिरोध इस बात पर निर्भर करता है कि आउटपुट जिंबल्स एक मुक्त या निश्चित विन्यास के हैं या नहीं। कुछ मुक्त-आउटपुट-छल्ले उपकरणों का उदाहरण है, एक अंतरिक्ष यान या विमान में पिच, रोल और मोड़ दृष्टिकोण को समझने या मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला गायरोस्कोप है।

रोटर के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र निश्चित स्थिति में हो सकता है। रोटर एक साथ धुरी के चारों ओर घूमता है और दो अन्य अक्षों के चारों ओर दोलन करने में सक्षम है, और यह निश्चित बिंदु के चारों ओर किसी भी दिशा (रोटर स्पिन के कारण इसके अंतर्निहित प्रतिरोध को छोड़कर) में मुड़ने के लिए स्वतंत्र है। कुछ गायरोस्कोप में एक या अधिक तत्वों के स्थान पर यांत्रिक समकक्ष होते हैं। उदाहरण के लिए, स्पिनिंग रोटर को छल्ले में माउंट करने के बजाय द्रव में निलंबित किया जा सकता है। नियंत्रण आघुर्ण गायरोस्कोप (CMG) निश्चित-आउटपुट-छल्ले उपकरण का उदाहरण है जिसका उपयोग अंतरिक्ष यान पर गायरोस्कोपिक प्रतिरोध बल का उपयोग करके वांछित दृष्टिकोण कोण या दिशा को इंगित करने के लिए किया जाता है।

कुछ विशेष परिस्थितियों में, बाहरी छल्ले (या इसके समकक्ष) को छोड़ दिया जा सकता है ताकि रोटर के पास केवल दो डिग्री की स्वतंत्रता हो। अन्य परिस्थितियों में, रोटर के गुरुत्वाकर्षण केंद्र को दोलन की धुरी से ऑफसेट किया जा सकता है, और इस प्रकार रोटर के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र और रोटर के निलंबन के केंद्र के बीच मेल नहीं हो सकता है।

प्रारंभिक समान उपकरण
अनिवार्य रूप से, गायरोस्कोप शीर्ष छल्ले की जोड़ी के साथ संयुक्त है। टॉप्स का आविष्कार शास्त्रीय ग्रीस, रोम और चीन सहित कई विभिन्न सभ्यताओं में किया गया था। इनमें से अधिकांश उपकरणों के रूप में उपयोग नहीं किया गया था।

गायरोस्कोप के समान पहला ज्ञात उपकरण ("व्हर्लिंग स्पेकुलम" या "सेरसन स्पेकुलम") का आविष्कार 1743 में जॉन सेरसन द्वारा किया गया था। इसे धूमिल या धुंध की स्थिति में क्षितिज का पता लगाने के लिए स्तर के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

वास्तविक गायरोस्कोप की तरह इस्तेमाल किया जाने वाला पहला उपकरण जर्मनी के जोहान बोहनबर्गर द्वारा बनाया गया था, जिन्होंने पहली बार 1817 में इसके बारे में लिखा था। सबसे पहले उन्होंने इसे मशीन कहा था।  बोह्नेनबर्गर मशीन घूमते हुए विशाल गोले पर आधारित थी। 1832 में, अमेरिकी वाल्टर आर जॉनसन ने ऐसा ही उपकरण विकसित किया जो घूर्णन डिस्क पर आधारित था।  फ्रांस के गणितज्ञ पियरे-साइमन लाप्लास ने, पेरिस में कोले पॉलीटेक्निक में काम करते हुए, शिक्षण सहायता के रूप में उपयोग करने के लिए मशीन की सिफारिश की, और इस प्रकार यह लियोन फौकॉल्ट के ध्यान में आया।

फौकॉल्ट गायरोस्कोप
1852 में, फौकॉल्ट ने इसका प्रयोग पृथ्वी के घूर्णन से जुड़े प्रयोग में किया था।

यह फोकौल्ट था जिसने इस उपकरण को अपना आधुनिक नाम दिया, प्रयोग में (ग्रीक स्कोपीइन, देखने के लिए) पृथ्वी के रोटेशन (ग्रीक गाइरोस, सर्कल या रोटेशन), जो 8 से 10 मिनट में दिखाई दे रहा था, इससे पहले घर्षण ने कताई रोटर को धीमा कर दिया था।

व्यावसायीकरण
1860 के दशक में, बिजली की मोटरों के आगमन ने गायरोस्कोप को अनिश्चित काल तक घूमना संभव बना दिया; इसने पहले प्रोटोटाइप हेडिंग इंडिकेटर और अधिक जटिल डिवाइस, जाइरोकोमपास को जन्म दिया। 1904 में जर्मन आविष्कारक हरमन अंसचुट्ज़-केम्फे द्वारा पहले कार्यात्मक जायरोंकम्पास का पेटेंट कराया गया था। अमेरिकी एल्मर स्पेरी ने उस वर्ष के अंत में अपने स्वयं के डिजाइन के साथ इसका अनुसरण किया, और अन्य राष्ट्रों ने जल्द ही आविष्कार के सैन्य महत्व को महसूस किया - ऐसे युग में जिसमें नौसेना का कौशल सैन्य शक्ति का सबसे महत्वपूर्ण उपाय था - और अपने स्वयं के गीयरोस्कोप उद्योगों का निर्माण किया। स्पेरी गायरोस्कोप कंपनी ने विमान और नौसेना स्टेबलाइजर्स भी प्रदान करने के लिए तेजी से विस्तार किया और अन्य गायरोस्कोप डेवलपर्स ने इसका अनुसरण किया।

1917 में, इंडियानापोलिस की चांडलर कंपनी ने चैंडलर गायरोस्कोप बनाया, जो पुल स्ट्रिंग और कुरसी के साथ खिलौना गायरोस्कोप था। चांडलर खिलौनों का उत्पादन तब तक करते रहे जब तक कंपनी को 1982 में TEDCO द्वारा खरीदा नहीं गया था।

20वीं सदी के पहले कई दशकों में, अन्य अन्वेषकों ने गायरोस्कोप को शुरुआती ब्लैक बॉक्स नौवहन प्रणालियों के आधार के रूप में उपयोग करने का प्रयास किया (असफल) स्थिर मंच बनाकर जिससे सटीक त्वरण मापन किया जा सके (स्टार की आवश्यकता को बायपास करने के लिए) स्थिति की गणना करने के लिए देखा गया)। इसी तरह के सिद्धांतों को बाद में बैलिस्टिक मिसाइलों के लिए निष्क्रिय नेविगेशन प्रणाली के विकास में नियोजित किया गया था।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, गायरोस्कोप विमान और एंटी-एयरक्राफ्ट गन साइट्स के लिए प्रमुख घटक बन गया। युद्ध के बाद, गाइडेड मिसाइलों और हथियार नेविगेशन प्रणालियों के लिए मिनीटुराइज गाइरोस्कोप की दौड़ के परिणामस्वरूप तथाकथित मिडगेट जियरोस्कोप का विकास और निर्माण हुआ, जिसका वजन 3 औंस (85 ग्राम) से कम था और इसका व्यास लगभग 1 इंच (2.5 सेमी) था। इनमें से कुछ छोटे गायरोस्कोप 10 सेकंड से भी कम समय में 24,000 चक्कर प्रति मिनट की गति तक पहुँच सकते हैं।

गायरोस्कोप एक इंजीनियरिंग चुनौती बनी हुई है। उदाहरण के लिए, एक्सल बियरिंग्स को बेहद सटीक होना चाहिए। छोटी मात्रा में घर्षण को जानबूझकर बियरिंग के साथ पेश किया जाता है, क्योंकि $$10^{-7}$$ एक इंच (2.5 nm) की तुलना में बेहतर सटीकता की आवश्यकता होगी।

पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे टैबलेट (कंप्यूटर) स्मार्टफोन, और स्मार्ट घड़ी में तीन एक्‍सिस MEMS आधारित गायरोस्कोप का भी उपयोग किया जा रहा है।। यह उपकरण की पिछली पीढ़ियों पर उपलब्ध 3-एक्सिस त्वरण संवेदन क्षमता को जोड़ता है। इन सेंसरों के साथ मिलकर 6 घटक मोशन सेंसिंग, X, Y, और Z मूवमेंट के लिए त्वरक और स्पेस (रोल, पिच और यव) में रोटेशन की सीमा और दर को मापने के लिए जियरोस्कोप उपलब्ध कराते हैं। कुछ उपकरण  अतिरिक्त रूप से पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष पूर्ण कोणीय माप प्रदान करने के लिए मैग्नेटोमीटर सम्मिलित करते हैं। नए MEMS-आधारित इनरटियल मापन इकाइयां एकल एकीकृत सर्किट पैकेज में सेंसिंग के सभी नौ अक्षों को सम्मिलित करती हैं, जो सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध गति संवेदन प्रदान करती हैं।

गायरोस्कोपिक सिद्धांत
सभी स्पिनिंग वस्तुओं में गाइरोस्कोपिक गुण होते हैं। किसी गायरोस्कोपिक गति में किसी वस्तु का अनुभव करने वाले मुख्य गुण अक्षीय समानता और पुरस्सरण हैं।

अक्षीय समानता
अक्षीय समानता इस सिद्धांत का वर्णन करती है कि गायरोस्कोप उस तल पर स्थिर स्थिति में रहता है जिसमें वह घूमता और पृथ्वी के घूर्णन से अप्रभावित रहता है। उदाहरण के लिए, एक बाइक का पहिया। सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए गायरोस्कोप के शुरुआती रूपों (तब नाम से ज्ञात नहीं) का उपयोग किया गया था। 

रियायत
प्रीसेशन का एक साधारण मामला, जिसे स्थिर प्रीसेशन के रूप में भी जाना जाता है, को मोमेंट के निम्नलिखित संबंध द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

$$\sum M_x = -I{\phi'}^2 \sin\theta \cos\theta +I_z\phi' \sin\theta(\phi' \cos\theta + \psi' ) $$ कहां $$\phi'$$ अग्रगमन का प्रतिनिधित्व करता है,  $$\psi'$$ स्पिन द्वारा दर्शाया गया है, $$\theta$$ नटेशन कोण है, और $$I$$ अपने संबंधित अक्ष के साथ जड़ता का प्रतिनिधित्व करता है। यह संबंध केवल तभी मान्य होता है जब Y और Z अक्षों के अनुदिश क्षण 0 के बराबर हों।

समीकरण को और कम किया जा सकता है यह ध्यान में रखते हुए कि जेड-अक्ष के साथ कोणीय वेग प्रीसेशन और स्पिन के योग के बराबर है: $$\omega_z = \phi' \cos \theta + \psi'$$, कहां $$\omega_z $$ z अक्ष के साथ कोणीय वेग का प्रतिनिधित्व करता है।

$$\sum M_x = -I{\psi'}^2 \sin \theta \cos \theta + I_z \psi' (\sin\theta)\omega_z $$ या

$$\sum M_x = \psi' \sin \theta (I_z\omega_z-I\psi' \cos \theta)$$

गायरोस्कोपिक प्रीसेशन टॉर्क से प्रेरित है। कोणीय संवेग और कोणीय वेग के परिवर्तन की दर के रूप में वर्णित है जो एक ही लागू टोक़ द्वारा उत्पन्न किया गया था। इस भौतिक घटना से प्रतीत होता है कि असंभव गतिशील घटनाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, प्रचक्रमान लट्टू। इस गायरोस्कोपिक प्रक्रिया का लाभ कई एरोस्पेस परिस्थितियों में उठाया जाता है, जैसे कि हवाई जहाज और हेलीकॉप्टरों के द्वारा उन्हें वांछित दिशा में मार्गदर्शन करने में मदद की जाती है।

स्टीडिकैम
स्पीडर बाइक चेस, बैकग्राउंड प्लेट्स को फिल्माने, अतिरिक्त स्थिरीकरण के लिए दो जियोंरोस्कोप के साथ संयुक्त रूप से जेडी के रिटर्न की शूटिंग के दौरान स्टीडिकैम रिग का उपयोग किया गया था। स्टीडिकैम के आविष्कारक गैरेट ब्राउन ने रेडवुड जंगल से गुजरते हुए शॉट का संचालन किया, जो फ्रेम प्रति सेकंड पर कैमरा चलाता है। जब 24 फ्रेम प्रति सेकंड पर प्रक्षेपित किया गया, तो इसने खतरनाक गति से हवा में उड़ने का आभास दिया।

हेडिंग इंडिकेटर
हेडिंग इंडिकेटर या दिशात्मक गाइरो में रोटेशन की धुरी होती है जो क्षैतिज रूप से सेट  उत्तर की ओर संकेत करती है। चुंबकीय कम्पास के विपरीत, यह उत्तर की तलाश नहीं करता है। उदाहरण के लिए, जब हवाई जहाज में इस्तेमाल किया जाता है, तो यह धीरे-धीरे उत्तर से दूर चला जाएगा और संदर्भ के रूप में चुंबकीय कम्पास का उपयोग करते हुए समय-समय पर इसे फिर से उन्मुख करने की आवश्यकता होगी।

जायरोंकम्पास
दिशात्मक जाइरो या हेडिंग इंडिकेटर के विपरीत, जाइरोकोमपास उत्तर की ओर जाता है। यह अपनी धुरी के बारे में पृथ्वी के रोटेशन का पता लगाता है और चुंबकीय उत्तर के बजाय वास्तविक उत्तर की तलाश करता है। जायरोंकम्पास आम तौर पर ओवरशूट को रोकने के लिए बनाया गया है, जब अचानक संचार से फिर से कैलिबलिंग होती है।

एक्सेलेरोमीटर
वस्तु के त्वरण को निर्धारित करके और समय के साथ एकीकृत करके, वस्तु के वेग की गणना की जा सकती है। फिर से एकीकरण, स्थिति निर्धारित की जा सकती है। सबसे सरल एक्सेलेरोमीटर गुरुत्व है जो क्षैतिज रूप से चलने के लिए स्वतंत्र है, जो स्प्रिंग में तनाव को मापने के लिए स्प्रिंग से जुड़ा उपकरण हुआ है। वजन को पीछे धकेलने, वजन को बढ़ने से रोकने और आवश्यक बल को मापने के लिए जवाबी बल शुरू करके इसमें सुधार किया जा सकता है। अधिक जटिल डिजाइन में अक्ष पर वजन के साथ गायरोस्कोप होता है। यह उपकरण वेग उत्पन्न करने के लिए उस बल को एकीकृत करके वजन द्वारा उत्पन्न बल पर प्रतिक्रिया करेगा।

जाइरोस्टेट
जाइरोस्टैट में विशाल फ्लाईव्हील होता है जो ठोस आवरण में छुपा होता है।  टेबल पर इसकी गतिविधि, निलंबन या समर्थन के विभिन्न तरीकों के साथ, आंतरिक अदृश्य फ्लाईव्हील के गाइरोस्टेटिक गतिविधि के कारण स्थिर संतुलन के सामान्य नियमों के अजीब परिवर्तन को चित्रित करने के लिए कार्य करता है। पहले जाइरोस्टैट को लॉर्ड केल्विन द्वारा स्पिनिंग कण की गति की अधिक जटिल स्थिति को चित्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जब क्षैतिज समतल पर घूमने के लिए स्वतंत्र होते हैं, जैसे फुटपाथ पर शीर्ष स्पून, या सड़क पर साइकिल। केल्विन ने पदार्थ और ईथर की लोच के यांत्रिक सिद्धांतों को विकसित करने के लिए जाइरोस्टैट्स का भी उपयोग किया।  लॉर्ड केल्विन के विचारों के आधार पर आधुनिक सातत्य यांत्रिकी में इन मॉडलों की एक किस्म है। वे एक विशिष्ट प्रकार के कोसेराट सिद्धांतों का प्रतिनिधित्व करते हैं (पहली बार यूजीन कोसेराट और फ्रांकोइस कोसेराट द्वारा सुझाया गया), जिसका उपयोग कृत्रिम रूप से बनाई गई स्मार्ट सामग्री के साथ-साथ अन्य जटिल मीडिया के वर्णन के लिए किया जा सकता है। उनमें से, तथाकथित केल्विन माध्यम, में क्वासिमैग्नेटोस्टैटिक्स के सन्निकटन में चुंबकीय संतृप्ति की स्थिति के पास चुंबकीय इन्सुलेटर के समान समीकरण हैं।

आधुनिक समय में, जाइरोस्टेट अवधारणा का उपयोग अंतरिक्ष यान और उपग्रहों की परिक्रमा के लिए नियंत्रण प्रणाली के डिजाइन में किया जाता है। उदाहरण के लिए, मीर स्पेस स्टेशन में आंतरिक रूप से माउंटेड फ्लाईव्हील्स के तीन जोड़े थे जिन्हें जाइरोडाइन्स या नियंत्रण क्षण गीरोस के रूप में जाना जाता है।

भौतिकी में, ऐसी कई प्रणालियां हैं जिनके गतिशील समीकरण जाइरोस्टेट की गति के समीकरणों के समान होते हैं। उदाहरणों में ठोस आवरण और कैविटी के साथ  इनविस्किड, अंसपीड्य, सजातीय तरल, इलास्टिका सिद्धांत में दबाव इलास्टिका रॉड के स्थिर संतुलन विन्यास,  गैररेखीय माध्यम के माध्यम से प्रचार प्रकाश पल्स की ध्रुवीकरण गतिशीलता, अराजकता सिद्धांत में लॉरेंज सिस्टम, और पेनिंग ट्रैप मास स्पेक्ट्रोमीटर में आयन की गति शामिल हैं।

MEMS गायरोस्कोप
माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (MEMS) गायरोस्कोप छोटा आकार का गायरोस्कोप है जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाया जाता है। यह फौकॉल्ट पेंडुलम का प्रत्यय लेता है और कंपन तत्व का उपयोग करता है। इस तरह के गायरोस्कोप का उपयोग पहले सैन्य अनुप्रयोगों में किया गया था लेकिन बाद में व्यावसायिक उपयोग बढ़ाने के लिए अपनाया गया है।

HRG
हेमिसफेरिकल रेज़ोनेटर गायरोस्कोप (HRG), जिसे वाइन-ग्लास गाइरोस्कोप (कॉन्ट्रैक्टरी) या मशरूम गाइरो भी कहा जाता है, पतली ठोस अवस्था के हेमिसफेरिकल शेल का उपयोग करता है, जो अर्धगोलाकार शेल से घिरा होता है। यह शेल इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा उत्पन्न फ्लेक्सल रेजोनेंस के लिए चला जाता है जो सीधे अलग फ्र्यूज-क्वार्ट्ज़ संरचनाओं पर जमा होते हैं जो शेल को घेरते हैं। गायरोस्कोपिक प्रभाव फ्लेक्सुरल स्टैंडिंग तरंगों की इनर्शियल गुण से प्राप्त होता है।

VSG or CVG
वाइब्रेटिंग संरचना गायरोस्कोप (VSG), जिसे कोरिओलिस कंपन गायरोस्कोप (CVG) भी कहा जाता है, विभिन्न धातु मिश्र धातुओं से बने रेज़ोनेटर का उपयोग करता है। यह कम अशुद्धि, कम लागत वाले MEMS गायरोस्कोप और उच्च-अपरिचाई और उच्च लागत वाले फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप के बीच स्थिति लेता है। तापमान पर निर्भर बहाव और नियंत्रण संकेतों की अस्थिरता को कम करने के लिए कम-इंटरिन्सिक नम सामग्री, प्रतिध्वनि वैक्यूमलाइजेशन और डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सटीक मापदंडों को बढ़ाया जाता है।

HRG जैसे सटीक सेंसर के लिए उच्च गुणवत्ता वाले वाइन-ग्लास रेज़ोनेटर का उपयोग किया जाता है।

DTG
गतिशील रूप से ट्यून किए गए गायरोस्कोप (DTG) घूर्णक है जिसे फ्लेक्सचर पिवट के साथ सार्वभौमिक संयुक्त द्वारा निलंबित किया जाता है। फ्लेक्सचर स्प्रिंग संदृढ़ स्पिन दर से स्वतंत्र है। हालांकि, जिम्बल से गतिशील जड़ता (गायरोस्कोपिक प्रतिक्रिया प्रभाव से) स्पिन गति के वर्ग (हॉवे और सेवेट, 1964; लॉरेंस, 1998) के आनुपातिक ऋणात्मक स्प्रिंग कठोरता प्रदान करती है। इसलिए, विशेष गति पर, जिसे ट्यूनिंग स्पीड कहा जाता है, आदर्श गायरोस्कोप के लिए आवश्यक शर्त है कि दो क्षण एक दूसरे को रद्द करते हैं, रोटोर को टॉर्क से मुक्त करते हैं।

रिंग लेजर गायरोस्कोप
रिंग लेजर गायरोस्कोप दो अलग बीमों में विभाजित बीम के स्थानांतरण हस्तक्षेप पैटर्न को मापने के द्वारा रोटेशन को मापने के लिए सग्नैक प्रभाव पर निर्भर करता है जो विपरीत दिशाओं में रिंग के चारों ओर यात्रा करते हैं।

जब बोइंग 757-200 ने 1983 में सेवा में प्रवेश किया, तो यह पहली उपयुक्त रिंग लेजर गायरोस्कोप से सुसज्जित था। इस गायरोस्कोप को विकसित करने में कई साल लग गए और प्रायोगिक मॉडल को हनीवेल और बोइंग के इंजीनियरों और प्रबंधकों द्वारा उत्पादन के लिए तैयार किए जाने से पहले कई बदलावों से गुजरना पड़ा। यह मैकेनिकल गायरोस्कोप के साथ प्रतिस्पर्धा का परिणाम था, जिसमें सुधार होता रहा। सभी कंपनियों के हनीवेल ने लेजर जाइरो को विकसित करने का फैसला किया था कि वे एकमात्र ऐसा व्यक्ति थे, जिसके पास मैकेनिकल गायरोस्कोप की सफल श्रृंखला नहीं थी, इसलिए वे खुद के खिलाफ प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे। पहली समस्या जो उन्हें हल करनी थी वह यह थी कि निश्चित न्यूनतम से नीचे लेजर जाइरोस रोटेशन का पता नहीं लगाया जा सकता था, क्लॉक-इन नामक समस्या के कारण, जहां दो बीम युग्मित दोलक की तरह कार्य करते हैं और अभिसरण की ओर एक दूसरे की फ्रीक्वेंसी और शून्य आउटपुट खींचते हैं। समाधान यह था कि जाइरो को तेजी से हिला दिया जाए ताकि वह कभी लॉक-इन में न रहे। विरोधाभासी रूप से, डिथरिंग गति के बहुत नियमित रूप से, जब डिवाइस अपने हिलिंग गति के चरम पर था, तब लॉक-इन की छोटी अवधि के संचय का उत्पादन किया। कंपन के लिए एक यादृच्छिक सफेद शोर लगाने से यह ठीक हो गया। हीलियम रिसाव के कारण ब्लॉक की सामग्री को ओवेन्स कॉर्निंग द्वारा बनाए गए नए ग्लास सिरेमिक सेर-विट में क्वार्ट्ज से भी बदल दिया गया था।

फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप
फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप भी यांत्रिक रोटेशन का पता लगाने के लिए प्रकाश के हस्तक्षेप का उपयोग करता है। विभाजित बीम के दो-हिस्से फाइबर ऑप्टिक केबल के  कॉयल में 5 किमी तक विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। रिंग लेजर गायरोस्कोप की तरह, यह सग्नाक प्रभाव का उपयोग करता है।

लंडन मोमेंट
लंदन मोमेंट गायरोस्कोप क्वांटम-मैकेनिकल घटना पर निर्भर करता है, जिससे स्पिनिंग सुपरकंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिसकी धुरी गायरोस्कोपिक रोटर के स्पिन अक्ष के साथ बिल्कुल ऊपर की ओर होती है। मैग्नेटोमीटर उत्पन्न क्षेत्र के अभिविन्यास को निर्धारित करता है, जो रोटेशन की धुरी निर्धारित करने के लिए अंतर्वेशित होता है। इस प्रकार के गायरोस्कोप बेहद सटीक और स्थिर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण जाँच B में उपयोग किए जाने वाले लोग एक साल की अवधि के दौरान गायरोस्कोप स्पिन अक्ष अभिविन्यास में बदलाव करते हैं, जो कि एक साल की अवधि के दौरान 0.5 मिलीसेकंड (1.4 डिग्री),  या लगभग $2.4 रेडियन$) से बेहतर होता है।  यह 32 km दूर से देखे गए मानव बाल की चौड़ाई के बराबर है।

GP-B जाइरो में फ्यूज्ड क्वार्ट्ज से बना लगभग पूर्ण गोलाकार घूर्णन द्रव्यमान होता है, जो निओबियम सुपरकंडक्टिंग सामग्री की पतली परत के लिए डाईइलेक्ट्रिक समर्थन प्रदान करता है। सांकेतिक बियरिंग में पाए जाने वाले घर्षण को समाप्त करने के लिए, रोटर असेंबली छह इलेक्ट्रोड से विद्युत क्षेत्र द्वारा केंद्रित है। हीलियम के जेट द्वारा प्रारंभिक स्पिन-अप के बाद, जो रोटर को 4,000 RPM पर लाता है, पॉलिश किए गए गायरोस्कोप हाउसिंग को अल्ट्रा-हाई वैक्यूम में ले जाया जाता है ताकि रोटर पर गति कम किया जा सके। यदि सस्पेंशन इलेक्ट्रॉनिक्स को संचालित रहे, चरम घूर्णन समरूपता, घर्षण की कमी, और कम ड्रैग से घूर्णक की कोणीय संवेग को लगभग 15,000 वर्षों तक घूमते रहने की अनुमति देगा।

गायरोस्कोप की निगरानी के लिए संवेदनशील DC स्क्विड का उपयोग किया जाता है, जो क्वांटम, या लगभग 2 Wb, जैसे छोटे परिवर्तनों में अंतर कर सकता है। रोटर के अभिविन्यास में प्रक्रमण या झुकाव, लंडन के क्षण चुंबकीय क्षेत्र को आवास के सापेक्ष स्थानांतरित करने का कारण बनता है। मूविंग फील्ड सुपरकंडक्टिंग पिक-अप लूप से गुजरता है जो आवासन के लिए तय होता है, छोटी इलेक्ट्रिक धारा को प्रेरित करता है। धारा शंट प्रतिरोध पर वोल्टेज का उत्पादन करता है, जिसे माइक्रोप्रोसेसर द्वारा गोलाकार निर्देशांक के लिए हल किया जाता है। यह सिस्टम रोटर पर लोरेन्ज टॉर्क को कम करने के लिए डिजाइन किया गया है।

हेलीकाप्टर
हेलिकॉप्टर का मुख्य रोटर गायरोस्कोप की तरह काम करता है। इसकी गति गायरोस्कोपिक प्रीसेशन के सिद्धांत से प्रभावित होती है जो यह अवधारणा है कि स्पिनिंग वस्तु पर लागू बल की लगभग 90 डिग्री बाद में अधिकतम प्रतिक्रिया होगी। प्रतिक्रिया 90 डिग्री से भिन्न हो सकती है जब अन्य शक्तिशाली बल कार्य कर रहे हों। दिशा बदलने के लिए, हेलीकाप्टरों को पिच कोण और हमले के कोण को समायोजित करना चाहिए।

गायरो एक्स
1967 में एलेक्स ट्रेमुलिस और थॉमस समर्स द्वारा निर्मित गाइरो एक्स प्रोटोटाइप वाहन, कार ने दो पहियों पर ड्राइव करने के लिए गायरोस्कोपिक प्रीसेशन का उपयोग किया। वाहन के हुड के नीचे जिम्बल हाउसिंग में लगे चक्का से बनी फिटिंग बड़े गायरोस्कोप के रूप में काम करती है। फ्लाईव्हील को हाइड्रोलिक पंपों द्वारा घुमाया गया था, जिससे वाहन पर गाइरोस्कोपिक प्रभाव पैदा हुआ। किसी भी वाहन असंतुलन पैदा करने वाले बलों का मुकाबला करने के लिए प्री-प्रोसेशनल बल की दिशा को बदलने के लिए गायरोस्कोप को घुमाने के लिए एक प्री-प्रोसेशनल रैम जिम्मेदार था। एक प्रकार का प्रोटोटाइप अब नैशविले, टेनेसी में लेन मोटर संग्रहालय में है।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स


कम्पास, विमान, कंप्यूटर पॉइंटिंग उपकरण आदि में उपयोग किए जाने के अलावा, गायरोस्कोप को उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में पेश किया गया है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में गायरोस्कोप का पहला उपयोग या अनुप्रयोग एप्पल आईफोन में स्टीव जॉब्स द्वारा लोकप्रिय किया गया था।

चूंकि गायरोस्कोप अभिविन्यास और रोटेशन की गणना की अनुमति देता है, डिजाइनरों ने उन्हें आधुनिक प्रौद्योगिकी में शामिल किया है। गायरोस्कोप के एकीकरण ने कई स्मार्टफोन के भीतर पिछले एकल एक्सेलेरोमीटर की तुलना में 3D स्थान के भीतर आवाजाही की अधिक सटीक पहचान की अनुमति दी है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में गायरोस्कोप को अक्सर अधिक मजबूत दिशा और गति-सेंसिंग के लिए त्वरकों के साथ जोड़ा जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों के उदाहरणों में सैमसंग गैलेक्सी नोट 4, HTC टाइटन, नेक्सस 5, आई फ़ोन 5s, नोकिया 808 प्योरव्यू और सोनी एक्सपेरिया, प्लेस्टेशन 3 और Wii रिमोट और वर्चुअल रियलिटी सेट जैसे कि ओकुलस रिफ्ट शामिल हैं।

निंटेंडो ने "Wii मोशनप्लस" नामक हार्डवेयर के एक अतिरिक्त टुकड़े द्वारा Wii कंसोल के Wii रिमोट कंट्रोलर में गायरोस्कोप को एकीकृत किया है।  यह 3DS, Wii U गेमपैड और निन्टेंडो स्विच जोय-कॉन नियंत्रकों में भी शामिल है, जो मुड़ने और हिलाने पर गति का पता लगाते हैं।

क्रूज जहाज गति-संवेदी उपकरणों जैसे स्व-लेवलिंग पूल टेबल को लेवल करने के लिए जियरोस्कोप का उपयोग करते हैं।

एक साइकिल व्हील में डाला गया इलेक्ट्रिक संचालित फ्लाईव्हील गायरोस्कोप प्रशिक्षण पहियों के विकल्प के रूप में बेचा जाता है। एंड्रॉइड फोन की कुछ विशेषताएं जैसे फोटोस्फीयर या 360 कैमरा और VR गैजेट का उपयोग करने के लिए फोन में एक गायरोस्कोप सेंसर के बिना काम नहीं करते हैं।

यह भी देखें

 * एरोट्रिम
 * एक्सेलेरोमीटर
 * एंटी-रोलिंग जाइरो
 * मनोवृत्ति सूचक
 * बैलेंसिंग मशीन
 * काउंटर स्टीयरिंग
 * यूलर कोण
 * एरिक लैथवेट
 * जाइरोकार
 * चारों ओर मोनोरेल
 * जाइरोस्कोपिक व्यायाम उपकरण
 * जड़त्वीय माप की इकाई
 * मैग्नेटोमीटर
 * आणविक जाइरोस्कोप
 * प्रतिक्रिया चक्र
 * लकीरें
 * कठोर शरीर की गतिशीलता
 * मुड़ें और बैंक संकेतक
 * समन्वयक बनें
 * स्टेबलाइजर (जहाज)

अग्रिम पठन

 * Felix Klein and Arnold Sommerfeld, "Über die Theorie des Kreisels" (Tr., About the theory of the gyroscope). Leipzig, Berlin, B.G. Teubner, 1898–1914. 4 v. illus. 25 cm.
 * Audin, M. Spinning Tops: A Course on Integrable Systems. New York: Cambridge University Press, 1996.
 * Crabtree, H. "An Elementary Treatment of the Theory of Spinning Tops and Gyroscopic Motion". Longman, Green and C), 1909. Reprinted by Michigan Historical Reprint Series.
 * Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy, 19–21 May 2008. Yalta, Ukraine. Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine, ISBN 978-976-0-25248-5 (2009)
 * E. Leimanis (1965). The General Problem of the Motion of Coupled Rigid Bodies about a Fixed Point. (Springer, New York).
 * Perry J. "Spinning Tops". London Society for Promoting Christian Knowledge, 1870. Reprinted by Project Gutemberg ebook, 2010.
 * Walter Wrigley, Walter M. Hollister, and William G. Denhard (1969). Gyroscopic Theory, Design, and Instrumentation. (MIT Press, Cambridge, MA).
 * Provatidis, C. G. (2012). Revisiting the Spinning Top, International Journal of Materials and Mechanical Engineering, Vol. 1, No. 4, pp. 71–88, open access at Ijm-me.org (ISSN Online: 2164-280X, ISSN Print: 2162-0695).
 * Cooper, Donald & University of Western Australia. Dept. of Mechanical and Materials Engineering 1996, An investigation of the application of gyroscopic torque in the acceleration and retardation of rotating systems.

बाहरी कड़ियाँ

 * The Royal Institution's 1974–75 Christmas Lecture Professor Eric Laithwaite
 * One-Wheeled Robot-Gyrostat by Olga Kapustina and Yuri Martynenko Wolfram Demonstrations Project
 * Apostolyuk V. Theory and Design of Micromechanical Vibratory Gyroscopes