Didelio tikslumo vienas MEMS giroskopas

Šie didelio tikslumo pavieniai MEMS giroskopai yra sukurti nepriklausomai su visiškai skaitmenine uždarojo{0} kilpos architektūra, kuri yra pagrindinė konstrukcija, užtikrinanti puikų jų veikimą ir ilgalaikį patikimumą. Skirtingai nuo tradicinių atvirojo-kilpų MEMS giroskopų, visiškai skaitmeninis uždaros{4} kilpos dizainas realiu-laiku aptinka, grįžta ir koreguoja giroskopo vibracijos režimą, naudodamas didelio-tikslaus skaitmeninio signalo apdorojimo (DSP) ir pažangių uždaros{7} kilpos valdymo algoritmus, efektyviai nespaudžiant ir nespaudžiant išorinės temperatūros. faktorius, taip žymiai pagerindamas matavimo tikslumą ir gaminio stabilumą.

Kaip didelio našumo remiantis prielaida, kad bus užtikrintas aukštas našumas, pasiekiama optimizuota sąnaudų kontrolė, didelis sąnaudų-efektyvumas ir tinkamas didelio-masto programų scenarijams; tuo pačiu metu jis puikiai prisitaiko prie aplinkos, gali stabiliai veikti atšiaurioje aplinkoje, pvz., platus temperatūros diapazonas (-40–85 laipsnių) ir stipri vibracija, taip pat turi gerą atsparumą trukdžiams ir ilgą tarnavimo laiką.

Kalbant apie pagrindinius našumo parametrus, SG-H serijos MEMS vienos-ašies giroskopai turi nepaprastų pranašumų, susijusių su poslinkio stabilumu, o tai yra vienas iš pagrindinių giroskopų tikslumo rodiklių. Tiksliau, jo poslinkio stabilumas gali siekti 1 laipsnį per valandą, kai išlyginamas 10 s, o tai yra pirmaujanti tokio paties tipo gaminiuose. Šis puikus poslinkio stabilumas užtikrina, kad giroskopas ilgą laiką gali išlaikyti aukštą matavimo tikslumą, efektyviai sumažindamas kumuliacinę inercinių navigacijos sistemų paklaidą ir užtikrindamas patikimą įrangos kampinio greičio matavimo palaikymą.

Dėl puikių našumo rodiklių ir gaminio charakteristikų SG-H serijos MEMS vienos-ašies giroskopai yra plačiai tinkami įvairioms inercinėms navigacijos sistemoms, kurioms keliami griežti tikslumo ir stabilumo reikalavimai. Įprasti taikymo scenarijai: mažų nepilotuojamų orlaivių (UAV) inercinė navigacija ir padėties valdymas, pramoninių robotų tikslus padėties nustatymas ir judesio valdymas, jūrų įrangos padėties matavimas, pagalbinė erdvėlaivių navigacija, automobilių inerciniai matavimo vienetai (IMU) ir kitos sritys, kurioms reikalingas didelio{3}}tikslaus kampinio greičio aptikimas{4}. Jis gali veiksmingai pagerinti visos sistemos navigacijos tikslumą, valdymo stabilumą ir veikimo patikimumą bei teikti tvirtą techninę paramą susijusios įrangos atnaujinimui ir plėtrai.

1. Z-ašies jautrioji ašis

Giroskopas sukurtas su specialia Z-ašiai jautria ašimi, kuri optimizuota matuoti kampinį greitį Z-ašies kryptimi. Jame pritaikyta labai-tiksli MEMS jutimo struktūra ir pažangi signalo kalibravimo technologija, kuri gali tiksliai aptikti išmatuoto objekto kampinio greičio pokytį aplink Z-ašį, pasižyminti dideliu jautrumu ir stipria anti- trukdžių savybe. Dėl šios konstrukcijos gaminys tinkamas scenarijams, kuriems reikalingas nepriklausomas Z-ašies kampinio greičio aptikimas, pvz., padėties valdymas, sukimosi būsenos stebėjimas ir pagalbinis inercinės navigacijos matavimas, ir gali pateikti stabilius ir patikimus sistemos matavimo duomenis.

 

2. 5V maitinimo šaltinis

Gaminys pritaikytas standartiniam 5 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinio dizainui, kuris puikiai suderinamas su dauguma pramoninės valdymo įrangos, plataus vartojimo elektronikos ir įterptųjų sistemų. 5V maitinimo schema ne tik supaprastina visos sistemos maitinimo grandinės dizainą, sumažina maitinimo šaltinio derinimo sudėtingumą, bet ir užtikrina stabilų giroskopo darbą. Jis gali būti tiesiogiai prijungtas prie bendro 5 V maitinimo modulio be papildomų įtampos konvertavimo komponentų, efektyviai sumažinant integravimo išlaidas ir pagerinant gaminio montavimo ir naudojimo patogumą.

3. Maža darbinė srovė

Dėl optimizuotos energijos valdymo grandinės ir mažos{0}}galios MEMS lusto dizaino giroskopas turi mažą veikimo srovę normaliai veikiant. Mažo energijos suvartojimo charakteristika ne tik sumažina visos sistemos energijos sąnaudas, bet ir pailgina maitinimo šaltinio tarnavimo laiką (ypač akumuliatorių{2}}varomos įrangos, tokios kaip nešiojamieji įrenginiai ir nepilotuojami orlaiviai). Tuo tarpu maža darbinė srovė gali sumažinti gaminio šilumos išsiskyrimą veikimo metu, išvengti temperatūros kilimo įtakos matavimo tikslumui ir toliau užtikrinti ilgalaikį stabilų giroskopo veikimą.

4. Mažos kainos

Remiantis prielaida, kad bus užtikrinti pagrindiniai eksploataciniai rodikliai, gaminys pasiekia sąnaudų optimizavimą per optimizuotą konstrukcijos dizainą, brandų gamybos procesą ir pagrįstą komponentų pasirinkimą. Palyginti su didelio-tikslumo to paties tipo giroskopais, jis turi akivaizdžių sąnaudų pranašumų, todėl tinka didelio-masto taikymo scenarijams, kuriems taikomi tam tikri našumo reikalavimai, bet yra jautrūs kainai, pvz., buitinė elektronika, pramoniniai valdymo terminalai ir nebrangūs inerciniai matavimo vienetai. Tai gali padėti klientams sumažinti bendras sistemos išlaidas ir patenkinti taikomųjų programų poreikius.

5. Puikus šališkumo stabilumas

Poslinkio stabilumas yra vienas iš pagrindinių MEMS giroskopų tikslumo matavimo rodiklių, o šis produktas puikiai veikia pagal šį rodiklį. Jo poslinkio stabilumas gali siekti 1 laipsnį per valandą, kai išlyginamas 10 s, o tai veiksmingai slopina kaupiamąją paklaidą, kurią sukelia poslinkio poslinkis ilgalaikio veikimo metu. Šis pranašumas leidžia giroskopui ilgą laiką išlaikyti aukštą matavimo tikslumą, užtikrinant patikimą kampinio greičio duomenų palaikymą didelio-tikslumo taikymo scenarijuose, pvz., inercinės navigacijos, tikslaus padėties valdymo ir didelio-tikslumo sukimosi matavimo atveju, ir pagerinti bendrą sistemos veikimą bei patikimumą.

1. IMU ir navigacinė sistema

MEMS giroskopai yra pagrindiniai inercinių matavimo vienetų (IMU) komponentai, kurie plačiai integruoti į įvairias navigacijos sistemas. Inercinėse navigacijos sistemose (INS) MEMS giroskopai veikia su akselerometrais, kad realiu laiku aptiktų išmatuoto objekto kampinį greitį ir linijinį pagreitį, o taikant inercinės navigacijos algoritmus apskaičiuoja objekto padėtį, padėtį ir greitį. Jie tinka scenarijams, kai GPS signalai yra silpni arba dingsta, pvz., požeminės inžinerijos, jūrų navigacijos, aviacijos ir patalpų padėties nustatymo. Dėl puikaus poslinkio stabilumo ir dinaminio atsako MEMS giroskopai gali efektyviai kompensuoti navigacijos sistemų padėties nustatymo klaidą, pagerinti navigacijos tikslumą ir tęstinumą bei užtikrinti stabilų visos navigacijos sistemos veikimą sudėtingose ​​aplinkose.

2. Požiūrio nustatymas

Požiūrio aptikimas yra vienas iš labiausiai paplitusių MEMS giroskopų taikymo scenarijų, plačiai naudojamas įvairiose įrangose, kurioms reikia stebėti ir valdyti požiūrį realiuoju laiku. Tipiškos programos apima aviacijos ir kosmoso įrangą (pvz., palydovus, orlaivius ir raketas), pramoninius robotus, plataus vartojimo elektroniką (pvz., išmaniuosius telefonus, planšetinius kompiuterius ir išmaniuosius nešiojamus įrenginius) ir jūrų įrangą. Pagal šiuos scenarijus MEMS giroskopai tiksliai aptinka įrangos kampinio greičio pokytį aplink tris ašis (virtimo, nuolydžio ir posūkio), paverčia kampinio greičio signalą į padėties duomenis apdorojant signalą ir pateikia valdymo sistemos padėties grįžtamąjį ryšį realiuoju laiku. Tai padeda įrangai išlaikyti stabilų padėtį, pagerinti veikimo tikslumą ir išvengti tokių pavojų kaip nukrypimas ir apvirtimas eksploatacijos metu.

3. Nepilotuojamos transporto priemonės

Sparčiai tobulėjant nepilotuojamoms technologijoms, MEMS giroskopai tapo nepakeičiamu pagrindiniu nepilotuojamų transporto priemonių komponentu, įskaitant nepilotuojamas orlaivius (UAV), nepilotuojamas antžemines transporto priemones (UGV) ir nepilotuojamus laivus. UAV MEMS giroskopai naudojami padėties kontrolei, sklandymo stabilumui ir skrydžio trajektorijos korekcijai, užtikrinant, kad UAV galėtų išlaikyti stabilų skrydį net sudėtingoje oro aplinkoje (pvz., stiprus vėjas ir turbulencija). UGV ir nepilotuojamuose laivuose jie yra atsakingi už transporto priemonės sukimosi būsenos ir padėties pasikeitimo aptikimą, bendradarbiauja su navigacijos ir valdymo sistemomis, kad įgyvendintų autonominį važiavimą, kelio planavimą ir kliūčių išvengimą. Kompaktiškas MEMS giroskopų dydis ir mažos energijos sąnaudos puikiai pritaikyti prie lengvo ir miniatiūrinio nepilotuojamų transporto priemonių dizaino reikalavimų, tuo pačiu užtikrinant aukštą patikimumą ir našumą realiuoju laiku.

4. GPS pagalba

MEMS giroskopai atlieka svarbų pagalbinį vaidmenį nustatant GPS (Global Positioning System) padėties nustatymo funkciją, efektyviai sprendžiant žemo padėties nustatymo tikslumo ir GPS signalo praradimo sudėtingose ​​aplinkose problemas. GPS padėties nustatymo sistemose MEMS giroskopai gali kompensuoti padėties nustatymo delsą ir klaidą, kurią sukelia GPS signalo pertraukimas (pvz., tuneliuose, miesto kanjonuose ir tankiuose miškuose), realiuoju laiku aptikdami objekto kampinį greitį. Naudojant duomenų sintezės technologiją, GPS padėties nustatymo duomenys ir MEMS giroskopų kampinio greičio duomenys yra integruoti, o tai ne tik pagerina padėties nustatymo tikslumą ir našumą realiuoju laiku, bet ir pagerina padėties nustatymo sistemos atsparumą -trukdymui. Ši programa plačiai naudojama automobilių navigacijoje, nešiojamuose padėties nustatymo įrenginiuose, lauko tyrinėjimų įrangoje ir kitose srityse, teikiant patikimesnes padėties nustatymo paslaugas vartotojams.

1. Puikus tikslumas ir stabilumas

Tikslumas yra MEMS giroskopų pagrindas, o mūsų gaminyje yra visiškai skaitmeninė uždarojo{0} kilpos architektūra ir pažangi signalo kalibravimo technologija. Jo poslinkio stabilumas gali siekti 1 laipsnį per valandą (10 s sklandžiai), o tai veiksmingai slopina temperatūros svyravimo, mechaninio triukšmo ir išorinių aplinkos veiksnių trukdžius, užtikrinant ilgalaikį -didelį- tikslumą kampinio greičio matavimą. Nesvarbu, ar jis naudojamas inercinei navigacijai, padėties valdymui ar didelio tikslumo judesio stebėjimui, jis gali užtikrinti stabilų ir patikimą duomenų palaikymą, sumažindamas kaupiamąją visos sistemos paklaidą ir pagerindamas veikimo tikslumą.

2. Puikus pritaikomumas ir patogumas naudoti

Mūsų MEMS giroskopas sukurtas atsižvelgiant į praktiškumą, kad atitiktų įvairius skirtingų taikymo scenarijų poreikius. Jame pritaikytas Z-ašiai jautrus ašies dizainas, kuris yra optimizuotas kampiniam greičiui matuoti Z-ašies kryptimi ir gali būti lanksčiai integruotas į įvairias sistemas, kurioms reikalingas nepriklausomas Z-ašių aptikimas. Su standartiniu 5 V nuolatinės srovės maitinimo šaltiniu, jis puikiai suderinamas su dauguma pramoninės valdymo įrangos, įterptųjų sistemų ir plataus vartojimo elektronikos, todėl supaprastinamas maitinimo grandinės dizainas ir sumažėja integravimo sunkumų. Be to, mažos darbinės srovės konstrukcija ne tik sumažina energijos sąnaudas, bet ir pailgina baterijomis maitinamos įrangos{7}}tarnavimo laiką, todėl ji tinka nešiojamiems ir nepilotuojamiems įrenginiams.

3. Didelis sąnaudų-efektyvumas

Mes laikomės „didelio našumo už priimtiną kainą“ koncepcijos, o optimizuodami konstrukcinį dizainą, brandžius gamybos procesus ir racionalų komponentų pasirinkimą pasiekėme puikią produkto našumo ir sąnaudų pusiausvyrą. Palyginti su to paties tikslumo gaminiais, mūsų MEMS giroskopas turi akivaizdžių sąnaudų pranašumų, o tai gali padėti efektyviai sumažinti bendras sistemos sąnaudas ir užtikrinti taikomuosius reikalavimus. Jis tinka didelio-masto taikymo scenarijams, pvz., buitinei elektronikai, pramoniniams valdymo terminalams ir nebrangiems-inerciniams matavimo vienetams, todėl jūsų projektai bus našesni.

4. Patikima kokybė ir ilgas tarnavimo laikas

Mūsų MEMS giroskopui taikoma griežta kokybės kontrolė ir patikimumo bandymai viso gamybos proceso metu, nuo lustų gamybos iki gaminio surinkimo. Jis pasižymi kompaktišku ir tvirtu konstrukciniu dizainu, pasižyminčiu stipriu atsparumu-trukdymui ir puikiu prisitaikymu prie aplinkos, todėl gali stabiliai veikti atšiaurioje aplinkoje, pvz., esant dideliam temperatūros diapazonui (-40–85 laipsnių), stipriai vibruojant ir drėgmei. Mažo energijos suvartojimo dizainas taip pat sumažina gaminio šilumos susidarymą, išvengiant veikimo pablogėjimo dėl perkaitimo ir užtikrina ilgalaikį stabilų gaminio veikimą, sumažina priežiūros išlaidas ir sistemos prastovą.

5. Platus programų suderinamumas

Mūsų MEMS giroskopas yra plačiai taikomas įvairiose srityse, įskaitant inercinius matavimo vienetus (IMU) ir navigacijos sistemas, padėties aptikimą, nepilotuojamas transporto priemones (UAV, UGV), GPS pagalbą, pramoninius robotus, buitinę elektroniką ir kitus scenarijus. Nesvarbu, ar jums reikia didelio-tikslios navigacijos palaikymo, padėties valdymo realiuoju laiku, ar pagalbinio padėties nustatymo, mūsų gaminys gali būti lanksčiai pritaikytas, suteikiant vieno-kampinio greičio matavimo sprendimą įvairiems jūsų taikymo poreikiams.

1.Pagrindinis mechanizmas: Koriolio efektas

Coriolis efektas yra pagrindinis fizinis principas, kuriuo vadovaujasi MEMS giroskopai. Kai masė juda pastoviu greičiu besisukančioje atskaitos sistemoje, ją veiks inercinė jėga, statmena judėjimo krypčiai ir sukimosi krypčiai -ši jėga vadinama Koriolio jėga. Koriolio jėgos dydis yra proporcingas besisukančio atskaitos rėmo kampiniam greičiui, judančio objekto masei ir objekto linijiniam greičiui. MEMS giroskopai naudoja šį efektą, norėdami konvertuoti išmatuoto objekto kampinį greitį į aptinkamą elektrinį signalą, taip matydami kampinį greitį.

2. Rakto struktūra: mikro-jutimo osciliatorius

Pagrindinis MEMS giroskopo komponentas yra mikro-jutimo osciliatorius, pagamintas naudojant MEMS mikrogamybos technologiją (pvz., masinį mikroapdirbimą arba paviršiaus mikroapdirbimą). Šį osciliatorių paprastai sudaro mikro-masės blokas, elastingi pluoštai ir varomieji / aptikimo elektrodai. Mikro-masės blokas yra pakabinamas ant pagrindo elastinėmis sijomis, kurios leidžia jam judėti tam tikra kryptimi, veikiant varomajai įtampai. Pagal konstrukciją mikro-jutimo osciliatorius turi dvi pagrindines judėjimo kryptis: važiavimo kryptį (žadinimo kryptį) ir jutimo kryptį (aptikimo kryptį), kurios yra statmenos viena kitai.

3. Darbo procesas: sužadinimas → Coriolis jėgos generavimas → signalo aptikimas

Visas MEMS giroskopo darbo procesas yra uždaro-ciklo arba atvirojo-ciklo ciklas, kurį galima konkrečiai suskirstyti į tris etapus:

- 1 veiksmas: mikro-osciliatoriaus sužadinimas - Varantys elektrodai mikro-masės blokui taiko kintamą įtampą, kuri sukuria elektrostatinę jėgą, kad masės blokas periodiškai vibruotų važiavimo kryptimi fiksuotu rezonanso dažniu. Ši stabili vibracija yra vėlesnės Koriolio jėgos kartos prielaida; tik tada, kai masės blokas išlaiko pastovų tiesinį greitį važiavimo kryptimi, Koriolio jėga gali būti tiksliai proporcinga išmatuotam kampiniam greičiui.

- 2 veiksmas: Koriolio jėgos generavimas - Kai MEMS giroskopas sukasi aplink jautrią ašį (ašį, statmeną važiavimo ir jutimo krypčiai), mikro-masės bloką, vibruojantį važiavimo kryptimi, veiks statmena važiavimo krypčiai (ty jutimo krypčiai) Koriolio jėga. Šios Koriolio jėgos dydis yra tiesiogiai proporcingas giroskopo sukimosi kampiniam greičiui: kuo didesnis kampinis greitis, tuo didesnė Koriolio jėga ir atvirkščiai.

- 3 veiksmas: signalo aptikimas ir apdorojimas - Veikiant Koriolio jėgai, mikro-masės blokas sukels nedidelį poslinkį jutimo kryptimi. Aptikimo elektrodai pajunta šį poslinkį ir paverčia jį elektriniu signalu (dažniausiai keičiasi talpa arba įtampa). Tada signalų apdorojimo grandinė sustiprina, filtruoja ir kalibruoja šį silpną elektrinį signalą, paversdama jį skaitmeniniu arba analoginiu signalu, kuris yra proporcingas išmatuotam kampiniam greičiui. Galiausiai apdorotas signalas išvedamas į viršutinę sistemą, užbaigiant kampinio greičio matavimą.

4. Atviros-ciklo ir uždaros-ciklos architektūra

Pagal signalo apdorojimo metodą MEMS giroskopai skirstomi į atviros{0}kilpos ir uždarosios{1} kilpos architektūras. Atvirosios-kilpos giroskopai tiesiogiai aptinka mikro-masės bloko poslinkį jutimo kryptimi ir paverčia jį išvesties signalu; Jie turi paprastos struktūros ir mažų sąnaudų privalumus, tačiau yra jautrūs išoriniams trukdžiams ir yra gana mažo tikslumo. Kita vertus, uždarojo-ciklo giroskopai prideda grįžtamojo ryšio valdymo nuorodą: aptikus masės bloko poslinkį grįžtamojo ryšio grandinė sukuria priešpriešinę jėgą, kompensuojančią Koriolio jėgą, todėl masės blokas grįžta į pusiausvyros padėtį. Grįžtamojo ryšio jėgos dydis yra proporcingas Koriolio jėgai (taigi ir kampiniam greičiui), o tai žymiai pagerina matavimo tikslumą, stabilumą ir atsparumą{8}}trukdžiams, ir yra plačiai naudojama didelio-tikslumo taikymo scenarijuose.

Q1: Ką reiškia „1 laipsnio/val. poslinkio stabilumas (10 s sklandžiai)“ ir kodėl tai svarbu?

A. Poslinkio stabilumas reiškia MEMS giroskopo išvesties signalo nuokrypio laipsnį, kai nėra kampinio greičio įvesties (statinės būsenos), atspindintis ilgalaikį giroskopo matavimo tikslumą. Parametras „1 laipsnis / h (10 s sklandžiai)“ reiškia, kad po 10 sekundžių signalo išlyginimo apdorojimo vidutinis giroskopo poslinkis yra ne didesnis kaip 1 laipsnis per valandą. Šis rodiklis yra labai svarbus, nes jis tiesiogiai veikia kaupiamą sistemos paklaidą: kuo geresnis poslinkio stabilumas, tuo mažesnė kaupiamoji paklaida ilgalaikio-operavimo metu, o tai ypač svarbu esant didelio-tikslumo scenarijams, tokiems kaip inercinė navigacija ir padėties valdymas.

Q2: Kokius maitinimo reikalavimus kelia MEMS giroskopas?

A: Mūsų MEMS giroskopas naudoja standartinį 5 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinio dizainą, kuris puikiai suderinamas su dauguma pramoninės valdymo įrangos, įterptųjų sistemų ir plataus vartojimo elektronikos. Tam nereikia papildomų įtampos konvertavimo komponentų, o tai supaprastina maitinimo grandinės dizainą. Tuo pačiu metu gaminio veikimo srovės charakteristikos yra žemos, todėl gali efektyviai sumažinti sistemos energijos sąnaudas ir yra tinkamas akumuliatoriaus-įrenginiams, pvz., nešiojamai įrangai ir nepilotuojamoms transporto priemonėms.

Q3: Kuo skiriasi atviros-kilpos ir uždarojo-ciklo MEMS giroskopai ir kurį turėčiau pasirinkti?

A: Pagrindinis skirtumas yra signalo apdorojimo metodas: atviros-kilpos giroskopai tiesiogiai aptinka mikro-masės bloko poslinkį jutimo kryptimi ir paverčia jį išvesties signalu, o tai turi paprastos struktūros ir mažos kainos, bet mažesnio tikslumo ir atsparumo trukdžiams pranašumus, tinka mažo-tikslumo elektronikos scenarijams. Uždarosios-kilpos giroskopai prideda grįžtamojo ryšio valdymo saitą, skirtą kompensuoti Koriolio jėgą per grįžtamojo ryšio grandinę, žymiai pagerindami matavimo tikslumą, stabilumą ir atsparumą-trukdymui, tinkančius didelio-tikslumo scenarijams, pvz., inercinei navigacijai, nepilotuojamoms transporto priemonėms ir tiksliam padėties valdymui.

4 klausimas: ar MEMS giroskopas gali normaliai veikti atšiaurioje aplinkoje?

A: Taip. Mūsų MEMS giroskopas puikiai prisitaiko prie aplinkos ir gali stabiliai veikti atšiaurioje aplinkoje. Jis gali atlaikyti platų -40–85 laipsnių temperatūros diapazoną ir turi stiprias anti-vibracijos ir drėgmės savybes. Kompaktiškas ir tvirtas konstrukcijos dizainas bei griežti kokybės bandymai užtikrina, kad jis gali išlaikyti stabilų veikimą pramoninėse vietose, lauko aplinkoje ir kituose sudėtinguose scenarijuose, sumažinant aplinkos veiksnių įtaką matavimo tikslumui.

Populiarus Žymos: Didelio tikslumo vieno MEMS giroskopo, Kinijos didelio tikslumo vieno MEMS giroskopo gamintojai, tiekėjai, gamykla