Интеллектуальный измерительный преобразователь для трехосевого емкостного гироскопа
Введение
В наш век высоких технологий, микро- и наноэлектроники микромеханические гироскопы (ММГ), как прибор для измерений ориентации тела в инерциальных системах отсчета, становятся интересны как производителям различных электронных устройств, так и их пользователям.
Преимущества ММГ:
- совместимость механической части гироскопов с используемой сервисной электроникой;
- малые габариты, позволяющие установить его даже в самые миниатюрные устройства;
- высокая надежность производимых измерений;
- низкая стоимость комплектующих ММГ и его производства.
Классическая схема гироскопа представляет собой устройство с вращающимся ротором. Однако при развитии технологии производства от нее отказались с целью устранения наименее надежных узлов, а также для упрощения конструкции и совмещения ее с технологической базой микроэлектроники.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение5
1Определение, классификация и область применения гироскопа7
2Схемы замещения дифференциальных датчиков угловых перемещений по каждой оси гироскопа18
2.1Схемы замещения чувствительного элемента ММГ18
2.2Дифференциальный емкостной датчик перемещений с дополнительной информацией о зазоре24
2.3Структурная схема дифференциального емкостного датчика перемещений с дополнительным выходом об изменении зазора29
2.4Использование информации об изменении зазора в устройствах компенсационного типа32
3Измерительные преобразователи для ёмкостных микромеханических гироскопов34
3.1Выбор и обоснование структурной схемы измерительной цепи41
4Разработка функциональной и принципиальной электрических схем измерительного преобразователя47
Заключение55
Список использованных источников56
Приложение
Список использованных источников
1.Северов Л.А., Тыртычный А.А. Расчёт затухания и радиальных сил возбуждения волнового твёрдотельного микромеханического гироскопа // Научная сессия ГУАП: Сб. докл.: В 3 ч. Ч. 1. Технические науки / СПбГУАП. СПб., 2014 .С. 53-56.
2.Э.Н.Асиновский, А.А. Ахметжанов, М.А. Габидулин. Высокоточные преобразователи угловых перемещений/ М.: Энергоатомиздат, 2016. 128 с.
3.Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 2014. 144 с.
4.Скалон А.И. Физические основы и пути оптимизации характеристик электромеханических датчиков компенсационного типа. // Датчики и системы. - 2014. - №11. - С. 2-4.
5.Варадан В., Виной К., Джозе К. ВЧ МЭМС и их применение.
- М:Техносфера, 2014. 525 с.
6.Тыртычный А.А. Современные датчики систем управления и навигации // Научная сессия ГУАП: Сб. докл.: В 3 ч. Ч. 1. Технические науки/СПбГУАП. СПб., 2015 .С. 35-38.
7.Аверин И.А., Пауткин В.Е. Особенности формирования микроэлектромеханических элементов первичных преобразователей информации // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2014. - №2. –с.24-32.
8Будкин В.Л., Паршин В.А., Прозоров С.В. Разработкакремниевых датчиков первичной информации для систем навигации и управления // Гироскопия и навигация. - 2014. - №3(22). - С.94-101.
9. Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития
гироскопических систем // Гироскопия и навигация. - 2011. - № 1. - С. 3-17.
10.Алёшина Б.С., Веремеенко К.К., Черноморский А.И. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии.
- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006 - 424 с.
11. Бохов О.С., Спивак А.М., Орехов Ю.А. Миниатюрные навигационноориентационные интегрированные модули на основе микроэлектромеханических систем // Нано- и микросистемная техника, 2012. - №12. - с.55-60.
Области ЧЭ под слоями диэлектрика вблизи проводящих электродов и статоров, связаны между собой проводящими слоями металла через кремний. Эти связи на схеме обозначены в виде резисторов RКР.
Основание и крышка ЧЭ гальванически развязаны, так как проводящий слой на крышке нанесен на диэлектрик. Этот конденсатор обозначен СКО.
Конденсаторами СЭЭ показана связь емкостей статоров и электродов через вакуумированную полость в ЧЭ.
При работе гироскопа в компенсационном режиме сигнал управления подается на используемые, кроме измерительных, силовые электроды ДМ (датчик момента).