Posebnost mikromehaničkih akselerometara je prevažna osjetljivost izrade elemenata ovih uređaja iz materijala na temelju kremnjeve tehnologije, koja traži: mali gabariti i težinu akselerometra, mogućnost primjene grupne tehnologije izrade, također, jeftinu izradu pri masovnoj proizvodnji, visoku pouzdanost u radu.

Jedan od glavnih razloga zašto se mijenja kvar mikromehaničkog akcelerometra je promjena temperature suvišnog medija. Dodatkove usunennya nula kroz varijaciju temperature suvišnog medija:

de k T - toplinski drift nula akcelerometara; ?T - promjena temperature po satu uzorkovanja, T-brzina promjene temperature; t je sat uzorkovanja.

Čini se da je točnost svijeta okružena i sustavnom greškom i spektralnim skladištem buke svijeta. Na primjer, MEMS-senzori imaju prisutnost buke treperenja, koja je daleko od buke.

Flicker noise (vanjski šum) - nenormalne fluktuacije, koje karakterizira obrnuta proporcionalnost spektralne širine napetosti u odnosu na frekvenciju glasa prema bijelom šumu, za koju je spektralna širina konstantna. Šum treperenja manifestacija je kao kaotičnija promjena u termoemičnosti katoda elektroničkih svjetiljki, koja se naziva "učinak treperenja". Nadalove fluktuacije s istom dominacijom otkrivene su u bogatim fizikalno-kemijskim, biološkim i društvenim sustavima. U ovom satu se za identifikaciju anomalnih fluktuacija u sklopivim sustavima koristi pojam "šum treperenja", redom manje korisni, ali adekvatniji pojam "1 / f-šum", kao i pojam "makrofluktuacija". Drugačija vrsta flicker šuma je impulzivni (vibracijski) šum stupnjevitog dijela promjene jednakog signala s promjenjivim intervalima sata između promjene jednakog. Ista spektralna širina intenziteta povećanja i smanjenja frekvencije, između mogućnosti povećanja točnosti putanje prosjeka, ne dopušta smanjenje vibracijskog skladišta bolesti na nulu. Osim toga, kod digitalnih senzora dolazi do promjene frekvencije generatora takta, što također sprječava bijeli šum.

Akcelerometri, kao i žiroskopi, pate od usunennya i driftova usunenia, pardon negativnosti, driftova pod utjecajem temperature i ubrzanja, nelinearnosti (tzv. pardon VRE), kao i drifta osjetljivosti. Najvažnije karakteristike akcelerometara za njihovu relativnu analizu su trošenje, nestabilnost pri radu i buka. Također, mogu se uzeti u obzir osjetljivost na drift, koeficijent nelinearnosti VRE i drugi parametri.

Ako se akcelerometar pomiče bez ubrzanja, s integracijom podlinije, traži se pomilovanje brzine, proporcionalno satu integracije, i pomilovanje za izračunatu poziciju, koja kvadratno raste sa satom. Nekontrolirani pomak nule uzrokuje da vektor ubrzanja ide ravno naprijed, a ne samo senzori linearnog ubrzanja, već i gravitacijskog, mogu se vidjeti u glavnom izlazu akcelerometra. U sustavima inercijalne navigacije, pomak pomaka akcelerometra može uzrokovati da početni unos promijeni izračun brzine i položaja. U slučaju vimirske orijentacije, najčešći ê kutovy pomilovanja izračunati su na kasnijim i poprečnim ravnim linijama.

Nestabilnost pomaka senzora posljedica je fluktuacija zvuka, izračunatih u istom satnom intervalu kao prosječna vrijednost. Ovaj parametar se izračunava Allan metodom za stacionarni senzor. S povećanjem prosječnog sata vanjska buka opada i doseže točku minimuma, a zatim ponovno raste. Minimalna točka na Allanovoj krivulji je nestabilnost pomaka, koja je inducirana u specifikacijama akcelerometara u mg ili µg. Što je niža vrijednost ovog parametra, to je manja pardon za izračun brzine, položaja te orijentacije. Nestabilnost korištenog akcelerometra u većini specifikacija vibratori smatraju najboljom karakteristikom postignutom u laboratorijskim umovima (pri 20 °C i prisutnosti mehaničkih injekcija). Stabilnost pomaka u stvarnim umovima je maksimalni pomak prekomjernog oprosta pomaka nakon kompenzacije za priljev vanjskih čimbenika - temperatura, udar, vibracija, starost.

Kao što je gore spomenuto, MEMS se dijeli na dvije vrste: senzore i aktuatore. Jedan od najopterećenijih tipova senzora su senzori kretanja, koji se pak koriste za akcelerometre (senzore ubrzanja) i žiroskope (senzore rotacije). Zauzetost ovih gospodarskih zgrada danas je još raširenija: telefoni, komunikatori, igraće konzole, kamere i prijenosna računala sve su češće pod utjecajem takvih senzora. U mobilnim telefonima, video set-top boxovi su osjetljivi na ruhív koristuvacha vikoristovuêtsya važnije za rozvagi. A os u akcelerometrima prijenosnih računala također može obavljati drugu funkciju: uhvatiti trenutak, ako tvrdi disk može detektirati oštećenje udarcem i parkirati glave diska. U fotografskoj tehnologiji upotreba senzora u ruci nije ništa manje relevantna - na vlastitoj osnovi prakticiraju se pošteni sustavi stabilizacije slike.

Proizvođači automobila (iz mainstream smrdljive industrije prvi su isprobali ovu vrstu priključaka) već desetljeće aktivno iskorištavaju senzore kretanja, na primjer, u zračnim jastucima i antiblokirajućim sustavima gamova. Dakle, ovi čipovi su odavno raspršeni, izdani od strane brojnih sjajnih i slično različitih tvrtki i vibrirani u takvim količinama da su cijene odavno spuštene na minimum. Tipični MEMS akcelerometar može koštati dolar po komadu.

Očiglednosti ubrzanog vantagea smeta neki neuništivi dio akcelerometra. Obloga kondenzatora je pričvršćena na uteg; Volumen se mijenja, uz konstantno punjenje, mijenja se napon - mijenjajući ga, možete smanjiti i olabaviti prednost. Zvídki, znajući yogo masu i parametre pídvísu, to je lako znati i prije. U praksi su MEMS-akcelerometri napravljeni tako da nije lako vidjeti jedan u jednom skladištu - uteg, ovjes, kućište i ploče kondenzatora. Pa, suptilnost MEMS-a je razlog da u većini slučajeva u jednom detalju ovdje možete (ili bolje rečeno, jednostavno donijeti) kombinirati nekoliko objekata u nizu.

Plan arhitekture MEMS-priključaka sastoji se od niza mehaničkih komponenti, koje se međusobno modificiraju, i mikroprocesora, koji se koristi za obradu podataka, raspoređujući te komponente.

Što se tiče tehnologija razvoja MEMS-a, tu su pobjednici glavnih pristupa. Svrha svezaka je mikrostrojna obrada, površinska mikroobrada, LIGA tehnologija (Litographie, Galvanoformung i Abformung) - litografija, galvanizacija, kalupljenje) i duboko reaktivno ionsko jetkanje. Volumen obrade je važan u najproračunskijem načinu proizvodnje MEMS-a. Suština je činjenica da se iz silicijske pločice putem kemijskog jetkanja uklanjaju nepotrebni rezovi iz materijala, kao rezultat toga, potrebni mehanizmi ostaju na pločici. Duboko reaktivno ionsko jetkanje može opet ponoviti proces bulk mikroprocesiranja, štoviše, za stvaranje mehanizama, plazma jetkanje zamijenjeno je kemijskim jetkanjem. Nova protilezhnistyu tsim dva procesa - proces mikroprocesiranja površine, sa svim potrebnim mehanizmima za okretanje na silicijskoj pločici s putem naknadne primjene tankih talina. I, nareshti, LIGA tehnologija koristi metodu i rendgensku litografiju koja vam omogućuje stvaranje mehanizama čija visina značajno nadmašuje širinu.

1. Meta ta zmist roboti

Meta robotika - razvoj p'zoelektričnih akcelerometara i značajke njihova rada. U procesu laboratorijskog rada studenti će naučiti način određivanja amplitudnih karakteristika p'ezoakcelerometara i steći praktične vještine u svijetu vibracijskih parametara.

Opis laboratorijskog postava

Na sl. Slika 1 prikazuje dijagram laboratorijskog postava.

Svi pokusi se izvode na vibracijskom stalku za ugađanje, s optičkim sustavom za direktno mjerenje vrijednosti amplitude pomaka. Viličar za ugađanje se napaja promjenjivom strujom iz laboratorijskog autotransformatora koji živi u liniji od 220 V, 50 Hz. Potresanje površine vibracijskog postolja podliježe harmonijskom zakonu:

,

de – amplituda pomaka vibracija;

Frekvencija zvonjenja vilice za ugađanje, Hz.

Sl. 1. Shema laboratorijskog postava:

1 – vibracijski stalak za tuning viljušku;

2 – laboratorijski autotransformator;

3 - blok svjetiljke žive rasvjete;

4 - dodatni senzori;

5 - elektronski voltmetar;

6 - elektronički osciloskop;

7 - generator sinusoidnog signala;

8 - univerzalno mjesto;

9 - podsiluvach punjenje;

10 - spremište kapaciteta;

11 - dobri kablovi.

Vibroubrzane površine, izražene u jedinicama ubrzanog slobodnog pada, definirane su formulom

de - prijatelj pokhídna víd funktsíí po satu.

Podešavanjem vrijednosti napona vibracijskog stalka zvučne vilice možete promijeniti vrijednost .

Vibracijski pomak testiran je na eksperimentalnoj postavi uz pomoć vibrirajućeg mikroskopa. Načelo vibracijskog pomaka vimiruvača objašnjeno je na sl. 2a. Svetlovy potik iz žarulje je natopljen na leću mikroskopa. U okularu mikroskopa s nehrapavom površinom vilice za ugađanje uočava se okomita crta - trag oznake nanesen na stakleni kolac malog polumjera, jedva ojačan na površini vilice (sl. 2b). Oštrina slike regulira se GRUBO - pomicanjem okulara mikroskopa u smjeru protoka svjetlosti i GLATKO - zavijanjem okulara prema osi simetrije. Pri lupanju po površini vilice za ugađanje, slika rize se širi u smugu (sl. 2c), čija je širina najvažnija amplituda vibracijskog kretanja.

Riža. 2. Princip razdjelnog mikroskopa.

Za praćenje signala sa senzora neophodan je elektronički voltmetar. Kada koristite tsim s dodatkom, potrebno je zapamtiti da je vrijednost promjenjivog napona vimiryu, da je di, a zatim se za formulu krivi osjetljivost:

,

de - Izlazni signal senzora iza očitanja voltmetra, mV;

Amplituda pomaka vibracija, μM;

Frekvencija vibracija, Hz.

Za promjenu infuzije vipadkovyh pohika treba provesti jednom, a vrijednost se dodjeljuje formuli:

,

de i - vrijednost vanjskog naprezanja i pomaka vibracija za kožu vim.

Univerzalno mjesto i vimiruvalny generator određeni su za vimiryuvannya êmností. Míst vikoristovuêtsya u načinu vimíru víd zvníshny dzherel zhivlennya (generator), scho maê frekvencijski izlazni napon u rasponu od 4-8 kHz.

Elektronički osciloskop je neophodan za praćenje izlaznih signala iz senzora i vibriranje frekvencije vibracija za Lissajousovu metodu figure.

Redoslijed vikonannya roboti

Laboratorijski robot je rangiran prema sljedećem redoslijedu:

1. Oznaka amplitudnih karakteristika p'zoakcelerometra:

a) spojite p'zoakserometar na milivoltmetar i spremište kapaciteta. U trgovini kapaciteta možete instalirati;

b) povećati postolje vibracija i smanjiti pad vanjskog tlaka od p'zoakcelerometra od pomaka vibracija površine stola. Veličina pomaka vibracija kontrolira se vibrirajućim mikroskopom. Zabilježite rezultate vimiryuvana u tablicu. 1. (točka 1.);

,

de - Frekvencija vibracija, koja se određuje metodom Lissajousovih slika (slika 3).

,

stol 1

Br. p / str	, pF	veličina
		, μM ,
	=0	, MV	U 11	U 21	U 31	U 41	U 51
	=500	, MV	U 12	U 22	U 32	U 42	U 52
	=2500	, MV	U 13	U 23	U 33	U 43	U 53
	=10000	, MV	U 14	U 24	U 34	U 44	U 54

sl.3. Shema frekvencije vibriranja metodom Lissajous figure:

1 - elektronički osciloskop;

2 – generator vibracija.

2. Analiza amplitudno-frekvencijske karakteristike p'zoakcelerometra u niskofrekventnom području:

a) spojite na ulaz univerzalnog mosta kabel iz testiranog uređaja za pretvaranje i kontrolirajte vrijednosti i frekvencije od 4-8 kHz;

,

de - frekvencija napona, živjeti mjesto;

;

.

3. Oznaka donje granične frekvencije frekvencijskog raspona p'ezoprevolyuvacha, koja dolazi iz uma

,

de - Vidljiva pogreška amplitudno-frekvencijske karakteristike na graničnoj frekvenciji.

Prihvati jednako (za primjenu fakture) 0,02; 0,03; 0,05.

4. Oznaka ubrizgavanja kapaciteta kabelske linije na amplitudu i amplitudno-frekvencijsku karakteristiku p'zoakcelerometra:

.

Vrijednosti i uzeti iz ovih točaka 1c), 2a) i 2b);

b) kod pohranjivanja kapaciteta postavlja se vrijednost kapaciteta, te se ponavlja postupak oduzimanja amplitudske karakteristike p'zoakcelerometra s amplitudnom karakteristikom = 2500 pF, = 10000 pF. Rezultati vimiryuvan zvesti u tablici 1 (str. 3 i str. 4 su jasni).

5. Pobudovljevi grafikoni karakteristika amplitude pri različitim vrijednostima oscilatorne pristranosti:

a) karakteristike amplitude aproksimirane linearnim naslagama u obliku

( =1,2,3,4,5; =1,2,3,4)

b) u istim grafikonima dajte i druge rezultate vimiriva.

6. Pobudovljevi grafikoni amplitudno-frekvencijskih karakteristika pri različitim kapacitetima zasićenja i za zadanu vrijednost donje granične frekvencije za depresiju kože.

7. Oznaka amplitudnih karakteristika sustava "p'ezoakcelerometar - podrška naboju":

a) odabrati shemu sustava (slika 4);

sl.4. Shema sustava "senzor - podsiluvach punjenje":

1 - senzor;

2- spremište kapaciteta;

3- pídsiluvach naboj;

4 univerzalni voltmetar.

b) za skin vrijednost osjetljivosti na napetost, osjetljivost sustava se određuje metodom opisanom u stavcima 1b) i 1d). Rezultati vimiryuvan zvesti u tablicu 2;

c) inducirati grafove amplitudnih karakteristika sustava

pri različitim vrijednostima mnemotehničke pristranosti.

8. Pobudovljevi grafikoni pada osjetljivosti p'ezoakcelerometra u obliku neposrednog tlaka na podatke iz tablice 1 i pada osjetljivosti sustava u obliku polovice tlaka na podatke iz Tablica 2.

Tablica 2

Br. p / str	, pF	veličina
		, μM ,
	=0	, MV	U 11	U 21	U 31	U 41	U 51
	=2500	, MV	U 12	U 22	U 32	U 42	U 52
	=10000	, MV	U 13	U 23	U 33	U 43	U 53

9. Razrahunok pogreške osjetljivosti senzora tog sustava prema ofenzivnoj tehnici:

Visnovok

Rezultat rada prvostupnika bio je izrada sedam laboratorijskih radova: laboratorijski rad br. 20 “Istraživanje žičanih mjerača naprezanja i sklopova njihovog uključivanja”; laboratorijski rad br. 21 "Rheostatní retvoryuvachí"; laboratorijski rad br. 22 "Termorezistivna pretvorba"; laboratorijski rad br. 23 "Vimiruvalni koplja termistora"; laboratorijski rad br. 24 "Termoelektrična pretvorba"; laboratorijski rad br. 25 "Indukcijski pulsni tahometar"; laboratorijski rad br. 26 "Istraživanje p'zoelektričnog akcelerometra".

Kožni robot uključuje princip díí̈, opće tehničke podatke, sheme eksperimentalnog postava, metodologiju izvođenja pokusa i opis laboratorijskog postava, metode za ispitivanje fizičkih parametara, kao i redoslijed izvođenja robota i ankete. .

Inventar za tsikh robit zadovoljava jednaku obuku učenika. x - 3x uzeti tečaj, i stati i reći umove laboratorija Moskovskog državnog sveučilišta za obrazovanje i znanost.

Književnost

1. "Senzori termofizičkih i mehaničkih parametara". Dovidnik u tri sveska. Vol.1 (knjiga 1) / Zag. izd. Yu N. Kopteva; Za crveno. Ê. Ê. Bagdatieva, A. V. Gorish, Ya. V. Malkova. - M: ÍPRZhR, 1998.

2. "Prva transformacija telemetrijskih sustava". laboratorijska praksa. Ê. Ê. Bagdatiev, V. E. Mikolajiv, V. N. Gilevski. - M: 1986. (monografija).

3. Metodički uvod u laboratorijsku nastavu iz discipline "Prva konverzija telemetrijskih sustava". Ê. Ê. Bagdatijev, A. R. Gluško. - M: 1987. (monografija).

Jednostavno je poslati svoj harn robotu na osnove. Vikoristov oblik, raztastovanu ispod

Studenti, postdiplomci, mladi odrasli, poput pobjedničke baze znanja u svojim obučenim robotima, bit će vaš najbolji prijatelj.

Postavljeno na http://www.allbest.ru/

Ulazak

brzinomjerp'zoelektrični mmikročip

Pribor koji oponaša projekciju akceleracije (razlike između apsolutnih akceleracija objekta i gravitacijskih akceleracija, točnije ubrzanja slobodnog pada) naziva se akcelerometar. Upotrijebite trokomponentne (tri osi) akcelerometre koji vam omogućuju povećanje brzine duž tri osi.

Akcelerometar se može zamrznuti kao projekcija apsolutne linearne akceleracije, kao i neizravna simulacija projekcije gravitacijske akceleracije. Preostala snaga pobjednička za stvaranje inklinometara. Akcelerometri ulaze u skladište inercijalnih navigacijskih sustava, dodatno ih denaglasite integrirajući ih, izostavljajući inercijalnu brzinu i koordinate nosa, dok registrirate amplitude veće za njihovu rezonantnu frekvenciju, možete promijeniti brzinu akcelerometra.

Elektronički akcelerometri često se koriste u mobilnim aplikacijama (zocrema, telefonija) te se koriste kao krokomiri, senzori za određivanje položaja u prostoru, automatsko okretanje zaslona za druge namjene.

U gospodarskim zgradama za upravljanje igraćim konzolama, akcelerometar je kombiniran sa žiroskopom za uključivanje igara bez upotrebe gumba - s okretanjem putanje na otvorenom prostoru, strushuvannya tanko. Na primjer, kontroleri Wii Remote i Playstation Move imaju akcelerometar.

Akcelerometrija se koristi u tvrdim diskovima za aktiviranje mehanizma zaštite od udara, uklanjanja naknadnih potresa, udara i padova. Akcelerometar reagira na brzu promjenu položaja, pričvrstit ću i parkirati glave tvrdog diska, što vam omogućuje zaštitu diska od oštećenja i oštećenja. Takva tehnologija pobjeđuje uglavnom u prijenosnim računalima, netbookovima i drugim uređajima za pohranu podataka.

Akcelerometar u industriji vibrodijagnostike je vibrotransformacijski, koji vibro ubrzava u sustavima upravljanja koji nisu u ruševinama i nečuveno.

SastavniAkcelerometrija.ZagalniVídomosti

Akcelerometri s linearnim akcelerometrima iu ovoj se kvaliteti široko koriste za vimiryuvannya kutív nahil tíl, sile inercije, udarne sile i vibracije. Poznato je da je smrad široko rasprostranjen u prometu, medicini, u industrijskim sustavima kontrole i upravljanja, u inercijskim navigacijskim sustavima. Industrijalizam priprema bogat izbor akcelerometara, koji mogu imati različite principe, raspone brzine, težine, dimenzije i cijene. Poredak glavnih tipova akcelerometara dan je u tablici. 1. Na sl. 1 prikazuje područja koja zauzimaju akcelerometri različitog tipa na dijagramu "cijena-vrijednost".

Riža. 1. Grafikon "cijena-točnost" za različite vrste akcelerometara

Suvremene tehnologije mikroprocesiranja omogućuju izradu integriranih akcelerometara, koji mogu biti malih dimenzija i niske cijene. Trenutno su u pripremi tri tipa IMS akcelerometara: nereflektirajući, volumetrijski i površinski.

Plivkovp'zoelektričniakcelerometrija

Savitljivi p'zoelektrični senzori ubrzani su na temelju bogate loptaste p'zoelektrične polimerne fuzije. Bagatosharova plivka je pričvršćena na oblogu od aluminijevog oksida, a prije nje je pričvršćena inercijska masa od metalnog praha. Kod promjene brzine senzora zbog utjecaja inercijskih sila dolazi do deformacije taljenja. Zavdyaki p'ezoefektu krive razliku potencijala na granicama kuglica taljenja, koje bi se trebale taložiti u bliskoj budućnosti. Osjetljivi element senzora ima pretjerano visoku izlaznu podršku, tako da je na senzorskoj podlozi ACH-01 tvrtke Atochem Sensors također polovni tranzistor s malim protokom vrata, koji je pojačivač napona. Tse vam omogućuje da pobijedite promjenu ubrzanog tempa s niskom frekvencijom. Senzori ove vrste mogu imati loše ponavljanje karakteristika u serijskoj proizvodnji, visoku osjetljivost na promjene temperature i tlaka. Smrad ne može kontrolirati ravnomjerno ubrzanje te gravitacijske sile. Glavno područje zabrinutosti su sheme upravljanja zračnim jastucima.

Volumensastavniakcelerometrija

NAC-201/3 Lucas NovaSensor može poslužiti kao stražnjica volumetrijskog senzora, namijenjenog za korištenje u sustavima kontrole zračnih jastuka za sigurnost automobila. Ovaj senzor se sastoji od dvije silikonske pločice 1 i 2, koje su spojene jedna po jedna (slika 2). Tri tanke silikonske grede c, d i e, koje se nalaze u ploči 1, inercijska masa je povezana sa silikonskim okvirom b na ploči 2. Masa je mehanički povezana sa silikonskim okvirom s jednog ruba (točke f na slici 2) . Koža od kratkih ovnishníh (ginalnih) greda osvetiti par implantiranih p'ezoresistors, koji čine napívmíst. Dvije pívmosti z'ednuyutsya u brukívku.

Kad automobil naleti na križanje, masa se sruši, savijajući grede c, d, e, što uzrokuje deformaciju p'ezorotpornika.

Na taj se način senzor i položaj kristala postavljaju u položaj kristala, a elektronički sklop za obradu signala stvara izlazni signal s naponom od 50 do 100 mV pune skale, koji je uzrokovan deformacijom p'ezorotpornika, uključenih iza kruga Wheatstoneovog mosta.

Riža. 2. Integralni akcelerometar skupne izvedbe

Oskílki na nadíyností sustav keruvannya zračni jastuci obješeni nadzvichayní vymogi (yavívílí naslík pomilkovogo spratsovuvannya zračni jastuci na zhvavíy autocesti s brzinom od 150 km/godišnje), senzor maê sustav samokontrole. Ključnu ulogu u sustavu samokontrole ima otpornik-alarm, koji se zagrijava prolaskom kroz novi električni impuls snage struje od 50 mA, napona 9 i napona 50 ms. Ako se greda širi u središnjem dijelu ploče 1, zagrijava se, diže se, temperaturni koeficijent širenja silicija je pozitivan. Krhotine kíntsí ji su fiksirane, savijaju se, savijaju inercijsku masu i savijaju snop kako bi osvetili piezootpornike. Ova zraka je pomaknuta za otprilike 3 mikrona, što je izravno zbog činjenice da kada se automobil zatvori skokom.

Riža. 3. Glavni strukturni blok elementarnog središta senzora ubrzanja

Mikrokrug senzora ne ometa krug obrade signala kontrolnog mosta. Varijante senzora su modificirane činjenicom da NAC-203 može zamijeniti ugrađene krugove goriva, koji omogućuju laseru da poboljša osjetljivost i korekciju temperature u procesu vibracija, a NAC-201 implementacija ovih funkcija je poboljšana . Ulazni i izlazni oslonci zavojnog mosta modela NAC-201 su 2 kOhm. Smuha prijenos za jednaka 3 dB postaje 500 Hz. Rezonantna frekvencija svjetiljki, montiranih na najnovijoj razini zvuka prema preporukama proizvođača, nije manja od 10 kHz.

Riža. 4. Strukturni dijagram IMS akcelerometra ADXL50

Integralni senzori ubrzanog volumetrijskog dizajna mogu biti vrlo kratki. Na prvom mjestu, smrad preklapanja u proizvodnji, oscali operacije kalupljenja volumetrijskih struktura nisu čak ni mogući sa standardnim površinski integriranim tehnologijama. Na drugačiji način, majka senzora je najmanja moguća ekspanzija na kristalnom krugu i minimalna moguća ekspanzija. Promjena u rastu kristala daje povećanje njegove mehaničke čvrstoće i smanjenje var. Istodobno, u senzoru volumetrijskog dizajna potreban je samo osjetljivi element u području od 6,5 do 16 mm2 kristalnog područja. Postavljanje na kristal shema za formiranje signala može povećati površinu dvostrukog. Uz to, jedan od senzora ubrzane tvrtke Motorola ima dizajn s dva čipa. U jednom kristalu nalazi se volumno osjetljivi element, a u drugom je sklop za obradu signala.

Punjač / p'zoelektričniakcelerometrija

P'zoelektrični akcelerometar koji koristi sustav opružne mase za generiranje sile, ekvivalentne amplitudi i frekvenciji vibracija. Ta se sila primjenjuje na p'zoelektrični element, koji na svojim izlazima stvara naboj proporcionalan vibracijskom pomaku. Jedinstveni dizajn p'zoelectric akcelerometara u tvrtki Bruel & Kj?r osigurava da visoka seizmička rezonancija i intenzitet iste vrste akcelerometara budu visoki za jedan sat. Ove visokofrekventne karakteristike također su idealno prilagođene za simulaciju visokofrekventnih vibracija: na primjer, pri analizi buke mjenjača ili praćenju rotacijske turbine velike brzine. P'zoelektrični materijali su samogenerirajući i to ne utječe na stvarnu energiju.

Smrdovi zgrade rade na ekstremnim temperaturama, ali imaju nisku vih_dna osjetljivost (što je dizajn senzora opruge). Većina visokofrekventnih akcelerometara nije prigušena, visokofrekventni harmonici dizajna mogu vibrirati "pinove" akcelerometra i dovesti do prenaprezanja u naprednim elektroničkim sklopovima. Stoga bi rezonantna frekvencija akcelerometra trebala biti visoka, tako da je u dizajnu prisutno više visokofrekventnih signala

IEPE-akcelerometrija

IEPE-akcelerometri - ce p'zoelektrični akcelerometri s integralnim podružnicama, jaka vidi liniju životnog izlaznog signala od modulacije napona. IEPE akcelerometri tvrtke Bruel & Kjör posebno su dizajnirani za kontrolu vibracija u malim strukturama (na primjer, onima male veličine). Visoka osjetljivost vidljivosti, visok omjer signal/šum i široki smog prijenosa omogućuju pobjedu i kao proširenje zagalnog i za potiskivanje visokofrekventnih vibracija. To su jeftini i lagani akcelerometri s alatima s još dobrim radnim karakteristikama, koji mogu biti osjetljiviji na visoku vidljivost, p'ezoelektrični akcelerometri nižeg standarda (bez integriranog napajanja). Smrad je zapečaćen za zaštitu od zabrudnen navkolishny sredine, niske osjetljivosti na elektromagnetske vibracije na radio frekvencijama i niskog vanjskog opira zavdyaka sjajnog dzherela postojanog strujanja. Izlaz niske impedancije omogućuje uvijanje jeftinih koaksijalnih kabela. IEPE-akcelerometri - visokofrekventni akcelerometri bez prigušenja. Kada vimiryuvannyah sklizne vzhivati ​​​​zakhodív, schob niknut "zvoni" akcelerometar koji vyniknennya misli navantazhennya.

P'ezorezistivanakcelerometrija

Senzori deformacije p'ezorezistivnih akcelerometara mijenjaju električnu potporu proporcionalno dodanom mehaničkom naprezanju. Monolitni senzor akcelerometra uključuje ugrađeno mehaničko sučelje i može imati vrlo visoku kvalitetu s dobrim omjerom signala i šuma. Akslerometrija Tsyogo tip Idelly PIDKING ZA WIMIRIVANE TOMENTION, Nizhotrestynoye, takav šok, prepoznao sam Vyprobuan na Zitknnya, na Flutter, na í̈azda, i isto za bimino ples, vimatye Minhamarny Plane, Minhamariyatny Plain. Mogu se koristiti za ispitivanje na udar svjetlosnih sustava ili struktura, u skladu su sa specifikacijama SAEJ 211 za antropomorfnu maketu i opremu za simulaciju. Mayuchi frekvencijski odziv, yak syagaê postíynogo strumu, tobto. do brzine, ovi akcelerometri idealni su za preživljavanje trivijalnih prijelaznih procesa, kao i kratkotrajnih udarnih udara. U bogatim vipadima osjetljivost se pokazuje visokom i nije potrebno mijenjati mišljenje. P'ezorezistivni akcelerometri mogu imati minimalno prigušenje, koje ne stvara fazni šum na niskim frekvencijama. Međutim, postoje neki problemi s mrtvima na niskim frekvencijama, a za subduraciju tih kratkih razdoblja potrebno je imati posebne unose.

Akcelerometrijaserpentinakapaciteti

Akcelerometri promjenjivog kapaciteta imaju jedinstveni mikrosenzor promjenjivog kapaciteta koji stvara promjenjivi priključak s paralelnim slojem. Kao rezultat toga, senzor izlazi s odgovorom na ulazno ubrzanje stalnog toka, sa stabilnom karakteristikom prigušenja, maksimiziranjem frekvencijskog odziva i dovoljnom čvrstoćom, tako da može izdržati čak i jak udar i mala naprezanja.

Akcelerometri s niskim g idealni su za testiranje kretanja niskofrekventnih vibracija i koriste se za pobjede u područjima kao što su praćenje putanje, procjena dizajna zrakoplova/automobila, testiranje lelujanja i testiranje ovjesa vozila. Plinsko prigušivanje (prigušivanje plina) i sučelje prema vanjskoj strani raspona omogućuju mikrosenzorima akcelerometra da se odupru udarcima i nedostacima, snažnim tipičnim visokim g-dodacima. Pri visokom g-testiranju, fizički dio senzora je degradiran; Stoga, pri odabiru udarnog akcelerometra, preporučamo ponovno procijeniti maksimalnu vrijednost udarnog ubrizgavanja.

Osnovno pravilo je: što je akcelerometar bliže džerelu (vibracija ili udar), to je veći ulazni g-ríven. Također se preporučuje da stezaljke i gumene strelice zalemite kroz njih malim vijkom, ali kada se roboti ugrađuju s njima, treba s njima postupati opreznije.

Površinskisastavniakcelerometrija

Analog Devices razvija obitelj ADXLxxx akcelerometara u površinskom dizajnu. Prvi u ovoj obitelji je ADXL50, čije je serijsko izdanje pušteno u promet 1991. godine.

Cijeli kristal akcelerometra promjera 3,05-3,05 mm zauzima glavni rang s krugovima za oblikovanje signala, poput minijaturnog senzora akcelerometra promjera 11 mm, koji se nalazi u sredini. Senzor ima strukturu diferencijalnog kondenzatora s obrnutim dielektrikom, obloge od neke vrste virizana (vitrificiranog) od ravnog komada polisilikonske kaše debljine 2 mikrona. Nedestruktivne obloge kondenzatora su jednostavne konzolne niti, nabrane na visini od 1 mikrona od površine kristala u sloju na polisilicijskim panjevima-sidrima, zavarenim za kristal na molekularnoj razini.

Na sl. 3 očitanja je glavni konstruktivni blok elementarnog središta senzora. Zapravo, senzor možda ima 54 elementarna znaka za ubrzavanje, ali zbog jednostavnosti mališani pokazuju samo jedan strip. Inercijska masa senzora se ubrzava pri promjeni brzine gibanja kristala, mijenja se ovisno o rezoluciji kristala. Njene izbočine poput prstiju utvoryuyut ruhlivanya obloge kondenzatora promjenjivog kapaciteta. Od vrha kože, struktura spiralno prelazi na sidra, koja su po dizajnu slična oblogama nezapaljivih obloga. Protežući se duž krajeva inercijske mase, koja se obrezuje na vazi, ê nibi mehaničke opruge konstantne opruge, koje okružuju kretanje ispitne mase i njezinu rotaciju u izlaznom položaju. Drugim riječima, sila inercije tijekom naglog ubrzanja

vr_vnovažhuetsya sila opruge

de m - masa, a - ubrzanje, k - tvrdoća opruge, x - pomicanje mase oko ugla. Zvídsi viplivaê, shcho a = x (k/m), štoviše, k/m - konstruktivni parametar senzora.

Krhotine pomaka inercijske mase mogu biti u ravnini polisilikonske ploče, sva osjetljivost senzora leži u ovoj ravnini, a kasnije je paralelna s ravninom druge ploče, sve dok se senzor ne zalemi.

Riža. 6. Varijanta akcelerometra

Koža od skupa ne-robustnih kondenzatorskih ploča (Y i Z) je električno paralelno spojena u sredini kristala kruga. Kao rezultat, izlazi par neovisnih kondenzatora X-Y i X-Z, čija je raspadajuća obloga prekrivena cijelom tkaninom prstastih izbočina inercijske mase. Sredina kristala i tri ploče spojene su na ulazne krugove za formiranje signala akcelerometra. U mirnom stanju (ruh íz postíynoyu shvidkístyu) brkovi "prsti" ruhomoí̈ obloge X zavdyakovy strije su iste veličine u obliku pari prstiju neškodljive obloge. Kad god ima brzih, zgužvanih prstiju, oni prilaze jednom nizu neposlušnih prstiju, a odmiču se od drugog. Nakon ovog zamjetnog pomaka, površine u zraku postaju nejednake, a kapaciteti između zgužvane podstave i kože neškodljivih podstava se mijenjaju.

Iako su u ÍS akcelerometra ADXL50 senzor i krug za oblikovanje signala zapravo zatvoreni krug s reverznom karikom i pritiskom sila, robota možemo opisati kao dodatak sa zatvorenom reverznom karikom. Protufazni signali pravokutnog oblika frekvencije 1 MHz iste amplitude dovode se kroz generator na sličan način na gornju i donju ploču Y i Z (slika 4).

Kapaciteti CS1 i CS2 između ne-robustnih i bučećih ploča za brzinu ubrzanja, međutim, signali iste amplitude prenose se na suhu ploču. Drugi signal, koji bi trebao biti na ulazu repetitora, jednak je nuli.

Kada je senzor ubrzan, diferencijalni signal nije jednak nuli, štoviše njegova amplituda leži u veličini suhog sloja, a faza je označena znakom ubrzanja.

Fazno osjetljivi demodulator transformira niskofrekventni signal (glatko od 0 do 1000 Hz), koji karakterizira veličinu i predznak ubrzanja. Tsya napon bi trebao biti na pidsiluvach, s čijeg izlaza signal dolazi na desno IMS visnovok.

Riža. 7. Blok dijagram dvojnog akcelerometra ADXL202

Kako bi promijenili temperaturu suvišnog medija, promijenili vremenske parametre, smanjili nelinearnost prijelazne karakteristike akcelerometra, trgovci su napravili negativnu povratnu vezu kroz inercijsku masu. Za ovaj napon, izlaz napajanja kroz otpornik od 3 MΩ primjenjuje se na grubu oblogu senzora. Tsya napruga stvara elektrostatske sile između grubih i nesalomljivih ploča, tako da možete staviti inercijsku masu na izlazni kamp. Raspršivanje može na ovaj način biti sustav s visokim faktorom kvalitete, inercijska masa se neće ni na koji način pomaknuti u svom vanjskom položaju niže za 0,01 mikrona.

Bez ubrzanja, izlazni napon je visok VO = 1,8 V, s punim ubrzanjem ±50 g VO = 1,8±1,5 V.

U najnovijim modelima IMC akcelerometara inženjeri tvrtke Analog Devices razradili su poveznicu koja stoji iza inercijske mase. S druge strane, to je omogućilo gotovo dvostruko smanjenje površine senzora kristala, povećanje njegove ekonomičnosti, povećanje izlaznog napona, praktično isključivanje vanjskih komponenti, smanjenje vrijednosti, ali s druge strane, povećano povećanje inercijske mase, što je dovelo do neke realne linije linija.

Akcelerometri obitelji ADXL također izvode sustav samotestiranja. ADXL50 ispitni signal, koji izgleda kao niz niskofrekventnih pravocrtnih impulsa, primjenjuje se na slabašnu oblogu. To zahtijeva inercijsku masu, sličnu onima koje zahtijevaju dotok inercijalnih sila. Izlazni napon referentnog senzora također se mijenja istom frekvencijom.

Riža. 8. Dizajn senzora ubrzanja čipa obitelji XMMA je pojednostavljen

U modelima bez povratne veze, više od 42 položaja središta senzora su upletena u krug upravljanja brzinom. Ostalih 12 ulazi u krug samotestiranja. Samotestiranje se provodi opskrbom visoke logičke razine "SELF-TEST" brkova mikro kruga. Pri dodiru suhog dijela senzora djeluje elektrostatička sila koja pokazuje približno 20% ubrzanja pune skale.

Izlazni napon IC referentnog senzora mijenjat će se proporcionalno. Na taj se način preispituje praktičnost nove mehaničke strukture i električnog kruga akcelerometra.

Kako bi se energija smanjila na stabilnost životne snage i omogućio životni vijek akcelerometara izravno u baterijama, njihov izlazni napon proporcionalan je porastu životnog tlaka. U takvom slučaju, niz bi trebao biti uključen iza raciometrijske sheme, kao što je prikazano na sl. 5. U ovoj shemi, ručno zastosuvat ADC, koji koristi zhivlennia u svojstvu reference. Treba napomenuti da je između izlaza akcelerometra i ulaza PVZ ADC-a kriv međuspremnik jer se izlazni tok akcelerometra mijenja u rasponu od ±100 μA, a kada se postigne visoka frekvencija vibracija , PVR kondenzator ne može napuniti akcelerometar do napona.

Analog Devices trenutno izdaje pregršt modela integriranih akcelerometara: pojedinačni ADXL105, ADXL150, ADXL190 s maksimalnom akceleracijom od ±5 g, ±50 g, ±100 g u normalnom te dvostruki ADXL202, ADXL210 i ADXL250 s maksimalnim ubrzanjem od ±10 g u dvostruko ±50 g . Senzori se proizvode uglavnom u ravnim keramičkim kućištima QC-14 s planarnim naborima, a os za koju se ubrzava ispravlja se paralelno s površinom nabora (tj. paralelno s površinom ploče). Varijanta ADXL202E dostupna je za minijaturni LCC-8 s beživotnim kristalima veličine 5x5x2 mm. Radi jasnoće, izlazni signali IMC ADXL202 i ADXL210 su istosmjerni impulsi konstantne frekvencije s mikrokontrolerima. Informacija o ubrzanju odražava se održivom trivalnošću impulsa g.

Tsíkave zastosuvannya accelerometrív s malim vrijednostima maksimalnog ubrzanja (í, vídpovídno, vysokoyu sensitivístyu) - predodređen kuta nahil schodo horizont.

Moguće je ugraditi u sigurnosne sustave automobila, u svrhu roztashuvannya bušilice tijekom bušenja krhkog Sverdlovina i ín.

Riža. 9. Grafikon akumulacije razlike kapaciteta kondenzatora od središta senzora ubrzanja zbog pomicanja ploče za pranje

Vihídna voltaža akcelerometra proporcionalna je sinusu kuta nahil osi yogo osjetljivosti na horizont. Za jednoznačno određivanje vrijednosti reza potrebno je odabrati dvostruki akcelerometar. Iz tog je razloga ADXL202 idealno prikladan. Prisutnost izlaznih signala senzora, usmjerenih do 1 g, prikazana je na sl. 6.

Riža. Slika 7a prikazuje pojednostavljeni blok dijagram ADXL202 dual-wire akcelerometra. Yogo vidljivi signali su impulsi, može se vidjeti trivalnost takvog proporcionalnog ubrzanja. Ova vrsta izlaza osigurava stabilnost prijenosa prije prijelaza, prijenos signala preko jedne linije i njegov prijem od strane mikrokontrolera koji može imati timer (ADC nije potreban!). Signal na izlazu kožnog kanala senzora ima oblik prikazan na sl. 7 b, štoviše, povećanje jedinica g plaća se formulom:

Poštujte da je održiva trivalnost = 0,5 jednaka nultom ubrzanju. Period impulsa T2 nije potreban za suzbijanje kožnog impulsa. Potrebno je pojasniti više za promjene temperature.

Budući da je frekvencija izlaznih impulsa ista za oba kanala, period T2 treba ograničiti na samo jedan kanal. Vrijednost se postavlja u rasponu od 0,5 do 10 m vanjskim otpornikom RSET. Kratki akcelerometar s PWM izlazom je potreba za ugradnjom mikrokontrolera sa swed kodiranjem za upravljanje velikim distribucijskim kapacitetom sa širokom propusnošću.

Zaključujući opis akcelerometara tvrtke Analog Devices, uvodimo niz znamenki koje karakteriziraju dizajn i tehnološku razinu proizvodnje ovih mikro krugova.

· Težina inercijske prednosti - 0,1 mcg.

· Kapacitet skin dijela diferencijalnog kondenzatora je 0,1 pF.

· Minimalni naznačeni kapacitet ventilacije je 20 aF (10-18 F).

· Promjena kapaciteta, koja vam omogućuje da ubrzate novu ljestvicu - 0,01 pF.

· V_dstan mizh ploče kondenzatora - 1,3 mikrona.

· Minimalni izdisaj hrapavih ploča kondenzatora - 0,2 angstroma (peti dio promjera atoma!).

Akcelerometri obitelji Motorola XMMA sastoje se od jezgre senzora planarne impedancije za ubrzavanje i krugova za normalizaciju CMOS signala, dizajniranih za rukovanje ranim modelima na jednom čipu. Osjetljivi element (G-sredina) zauzima veći dio kristala. Kalupi od polikristalnog silicija iza dodatnog površinskog mikrooblikovanja sastoje se od dvije nekorozivne ploče, između kojih se kotrlja ploča, učvršćuje se na opružni nosač, a zgrada se pomiče pod utjecajem inercijskih sila (slika 8). Ako se središnja ploča pomakne u srednji položaj kao rezultat ubrzanja, kada dođe do jedne od nenasilnih ploča, povećat će se za isti iznos, za koji će se prebaciti na drugu ploču. Promjena života karakterizira ubrzanje.

Sva osjetljivost je direktno ispravljena okomito na silikonsku (chip) površinu ploče, tako da su senzori koji su izrađeni u DIP paketu ubrzani, ispravljeni normalno na drugu ploču. Kako bi se omogućilo ubrzanje, usklađivanje paralelno s drugim pločama, tvrtka također proizvodi senzore u SIP kućištima, u nekim čipovima, s utorima okomito na drugu ploču.

Riža. 10. Blok dijagram akcelerometra MMAS500G

Ploče G-sobe formiraju dva anti-switched kondenzatora. Brzinom senzora, izravnajte ga okomito na ravninu ploča; Kapacitivnosti obaju kondenzatora mijenjaju se prema formuli

de S je površina ploča, e je dielektrična konstanta i x je udaljenost između ploča. Kao što vidite, ova zabluda je nelinearna. Na sl. Slika 9 prikazuje grafikon smanjenja raspona kapaciteta ovih kondenzatora (C1-C2) s obzirom na kretanje ruhomoi ploče. Sheme za određivanje neugodnosti kapaciteta kondenzatora G-jezgre vibriraju promjenu napona na suhoj ploči (MMAS40G, MMAS250G, MMAS500G) ili naboj na njoj (XMMA1000, XMMA2000).

Napon se kontrolira elektrometrijskim subsilientnim nabojem, a naboj se prigušuje elektrometrijskim nabojem. Sudeći prema tehničkim opisima ovih mikro krugova, koje je predstavila tvrtka Virobnik, prije ili kasnije ćete se smraditi. Na sl. Slika 10 prikazuje blok dijagram akcelerometra XMMAS500G, koji ima promjenjivi raspon brzine od 500 g. Signal s izlaza elektrometrijskog senzora trebao bi ići u niskofrekventni filtar 4. reda, a treći - u krug temperaturne kompenzacije.

Motorolini akcelerometri također se mogu mjeriti u raciometrijskom načinu rada.

Točnostintegrirani akcelerometri. Statička točnost

Točnost pretvorbe ubrzanog električnog signala pomoću akcelerometara, kao i točnost senzora druge vrste, određena je vrijednostima nultog pomaka, pogreškom pune ljestvice (osjetljivost), temperaturom i vremenski pomak ovih parametara. Važni nedostaci pohranjivanja - nedostaci linearnosti (nelinearni) i transverzalna osjetljivost.

Pomak nule i osjetljivost akcelerometara za normalne umove ispravljaju se kada budu pripremljeni. Zalishkovljeva pogreška se može promijeniti načinom kalibracije i memoriranjem kalibracijskih konstanti u memoriju mikrokontrolera. Kalibracija akcelerometra može se obaviti na dva načina: na vibracijskom stalku s oštrim senzorom ubrzanja i s različitom silom gravitacije.

Riža. 11. Grafikoni ubrzanja i brzine integralnog akcelerometra u umovima jakih kasnih vibracija.

Pobjednički stav može imati sljedeće prednosti:

· Mogućnost kalibracije, uključujući senzore, manje osjetljive na promjene;

· Mogućnost kalibracije senzora s ubrzanjima, koja se mogu lako mijenjati g;

te nedostatke:

· Potreban je skupi stalak za vibracije;

· Problem fiksiranja senzora kod kalibracije na visokim g.

Značaj gravitacijske sile za kalibraciju:

· Ne trebaju posjed ceste;

· metoda nije jako osjetljiva na grešku ugradnje senzora;

· Moguće je zastosuvat manje za senzore, spriyyatlivih do postyynogo ubrzanja;

· Nije moguće ponovno kalibrirati ljestvicu senzora, zgrada se mijenja velikim brzinama.

Temperaturni pomak nultog pomaka i osjetljivost također se mogu kompenzirati.

Za sve druge modele (na primjer, XMMA1000, ADXL105) mogu se ugraditi temperaturni senzori. Jedan od razloga nelinearnosti karakteristika pretvorbe integralnih akcelerometara iz senzora mnemotehničkog tipa je nelinearna akumulacija kapaciteta kondenzatora između ploča (razdjel. sl. 9).

Pri mijenjanju napona punjenja, kao što je prekinuto u XMMA1000, potencijal suhe ploče je konstantan i više od polovice napona životnog vijeka, budući da je vidljivo jednak 2 V (div. Slika 8). U ovom slučaju, formula q \u003d CV s poboljšanjima (1) pokazuje da je povećanje napunjenosti suhe obloge kada se premjesti u skladište

Kao što vidite, povećanje akumulacije naboja u promjeni između ploča nije linearno. Ako u akcelerometru postoji pad napona (elektrometrijski), tada se naboj kondenzatora senzora ne mijenja.

Todi zbílshennya naprugi na ruhomíy ploču liníyno zalezhimam víd zmíni v_dstan_ mizh ploče:

Iz nekog razloga, akcelerometar XMMA1000 (naponska trafostanica) ima tipičnu pogrešku linearnosti od 1% pune skale naspram 0,5% za MMAS40G (naponska trafostanica). Akcelerometri obitelji ADXL mogu imati oscilatorni senzor diferencijalnog tipa, čije nenasilne ploče žive jednako, ali i protufaznu naponsku pobudu V1 i V2 s frekvencijom od 1 MHz. Stoga se kompleksna vrijednost naprezanja na srednjoj ploči, izračunata metodom dva čvora, određuje formulom:

de - kružna frekvencija zbudzhennya. Gledam one da je V1 = -V2

Na taj način je opterećenje naponom hrapavih ploča senzora pri kretanju linearno. Akcelerometri obitelji ADXL mogu imati tipičnu pogrešku linearnosti od 0,2%.

U svojstvu još jednog džerela smrti pokazuje se histereza (koja nije jednaka zvuku) tijekom vibracija i udaraca. U firmovom opisu mikroshema nema nijednog podatka o histerezu, ali eksperimenti upotrebom integriranih akselometara simetrije ADXL za određivanje brzine i promjene, provedeni autori ovog članka, pokazali su da je za postojeće vibracije velike amplitude smanjena, obustavljena, vjerojatno, histerezom, može se postići vrlo neprihvatljiv značaj . Po našem mišljenju, histereza poziva je da, sa značajnim ubrzanjima, deformacija produžetaka, koji igraju ulogu opruga, može biti bez opruge i s promjenom ubrzanja inercijske mase, ili će skrenuti udesno kod izlaznog kampa (nije elastičan). Na sl. Iscrtano je 11 grafova ubrzanja (a) i brzine (b) prema satu akcelerometra ADXL150, učvršćenog na jednom od krajeva čeličnih škara duljine 1,5 m, koje se velikim ubrzanjima gibaju na udaljenosti od 0,5 m. amplituda s frekvencijom od približno 300 Hz. Grafikon ubrzanja uzet je s akcelerometra bez posrednog očitavanja signala pomoću 12-bitnog ADC-a s frekvencijom uzorkovanja od 80 kHz. Graf brzine je rezultat numeričke integracije ovih podataka trapeznom metodom. Na početku i na kraju intervala upozorenja (0-0,9 s), brzina senzora je blizu nule.

Na dijagramu brzine (sl. 11 b), u točkama određenog porasta podataka akcelerometra, odstupanje krajnje vrijednosti brzine iznosilo je cca 1,25 m/s uz maksimalnu brzinu od 3,5 m/s.

Riža. 12. Grafikoni ubrzanja i brzine integriranog akcelerometra sa smanjenjem vibracija

Na sl. 12 iscrtavanje ubrzanja (a) i brzine (b) istog senzora s parametrima bliskim brzini, ali fiksne veće konstrukcije. Kretanje je bilo popraćeno znatno manjom kasnom vibracijom. Kao što možete vidjeti, brzina imenovanja brzine mijenjala se u puno vremena.

Transverzalna osjetljivost

Transverzalna osjetljivost karakterizira osjetljivost senzora na električni signal ubrzanja, uspravljajući se pod kutom od 90° u odnosu na os osjetljivosti senzora (poprečno). Idealan akcelerometar ima transverzalnu osjetljivost jednaku nuli. Kod podataka o putovnici senzora potrebno je proći dio (za prozore) poprečnog ubrzanja.

Šum akcelerometara

Ríven šum bez posrednih smetnji od širine smoga prijenosa senzora. Promjena smoga prolaza niskopropusnog filtra na izlazu senzora trebala bi se svesti na smanjenje buke. Kako biste poboljšali omjer signal/šum i povećali distribuciju zgrada, također možete uvesti amplitude i fazne frekvencije. Neki modeli akcelerometara trebaju biti postavljeni na niskopropusni filtarski kristal (obitelj XMMA - 4. reda, ADXL190 - 2. reda). Dvoaksijalni senzori ADXL202/210 mogu se spojiti na dva eksterna kondenzatora, koji su povezani sa dva interna otpornika od po 32 kOhm, dva niskopropusna filtera prvog reda.

kundak. Mikrokrug ADXL150 ima tipičnu vrijednost spektralne gustoće od 1 mg / Hz šuma za glatkoću od 10-1000 Hz. Kada se niskopropusni filtar uključi s frekvencijom od 100 Hz, vrijednost šuma na izlazu filtra postaje 10 mg, a amplituda, s promjenom od 0,997 - u rasponu od 30 mg.

Postavite ljestvicu cijele ljestvice senzora na 50 g, dinamički raspon je veći od 20lg (50 / 0,03) = 64,4 dB. Nije loše, ali nakon indikatora integriranog akcelerometra, jako je ugroženo p'zoelektrikom. Na primjer, p'zoelektrični akcelerometar tipa 4371 tvrtke Bruel & Kjaer ima dinamički raspon od 140 dB.

Glavna dinamička karakteristika akcelerometara je smuga prijenos preko razine od -3 dB. Na stolu Slika 2 prikazuje glavne karakteristike ovih tipova integriranih senzora ubrzanja.

Wugasiti

Istodobno, akcelerometri se aktivno koriste u prijenosnim gospodarskim zgradama kao što su mobilni telefoni, tableti i prijenosna računala, kako bi se promatrao njihov položaj u prostoru i primijenile dodatne funkcije koje pomažu sim. Jednostavni senzori nalaze se u mehaničkim pogonima tvrdih diskova (što neće biti u budućnosti). Lako je imenovati najbolji akcelerometar, jer se područja zagušenja neprestano šire i mogu biti do osjetljivosti, dok se podaci potpuno šire. Razvijaju se tehnologije za ugradnju većih, ranije nižih, akcelerometara u arhitekturu prostora, što će pomoći u prevladavanju brojnih nezgoda.

Popis pobjedničke literature

1. Goodinaf F. Integralni akcelerometar za 50 G sa samokontrolom, implementiran na budilicu koja se zagrijava // Elektronika. 1993. broj 7-8. Z. 54-57.

2. Goodinaf F. Senzor udara za ubrzanje, zujanje na temelju malog volumena površinske mikrostrukture // Elektronika. 1993. broj 11-12. Z. 86-87.

3. Goodinaf F. Integralni senzor ubrzanja za automobilske zračne jastuke // Elektronika. 1991. br. 16. S. 7-14.

4. Doscher J. Dizajn i primjena akcelerometra. analogni uređaji. 1998. godine.

5.Serridge M., Likht T.R. "Brul ta K'er". 1987. godine.

Postavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

P'ezoelektrična akcelerometrija: karakteristična karakteristika, princip robotizacije i zastosuvannya. Glavne mogućnosti dizajna p'zoelektričnih akcelerometara. Dekoderi, subvencije za rad i analogno-digitalne pretvorbe, prepoznavanje.

nastavni rad, donacije 16.05.2014


Faze razvoja dizajna i tehnologije za pripremu jezgre senzora za ubrzanje tipa otiska. Namjena akcelerometra, izbor druge ploče, načini lemljenja, posebno izbor i ugradnja. Funkcionalna i varijantna analiza središta senzora ubrzanja.

diplomski rad, donacija 07.12.2011


Razvoj dizajna i tehnologije za pripremu mikrosklopa vodiča u integriranom krugu. Odabir tehnologije za pripremu mikrosklopa, na temelju koje je razvijen tehnološki proces, topologija kristala.

nastavni rad, donacije 13.07.2008


nastavni rad, donacije 12.06.2010


Izbor parametarskih ferezonantnih stabilizatora napona. Strukturni i tehnološki razvoj integriranog mikrosklopa. Raspored integriranog tranzistora i njegove karakteristike. Rozrobka tekhníchnykh vmog tu topologiju mikrosklopa.

nastavni rad, donacije 15.07.2012


nastavni rad, donacije 30.01.2014


Priprema odabira senzora. Odabir mikro kruga AD594, mikrokontrolera. Blok dijagram programiranja MK ATmega8. Spajanje mikrokruga na termoparove. Spajanje samca i podzemne željeznice. Shema z'ednannya, scho zabezpechuê rívníst temperature.

nastavni rad, donacija 23.12.2015


Priložite, što će služiti za ubrzavanje brzine - akcelerometar. Izbor p'zoelektričnog materijala. Oblik inercijske mase, njen dotok da bi se dobile karakteristike senzora. Opis dizajna akcelerometra. Odaberite električni krug. Vihídna pídsilyuvacha napon.

nastavni rad, donacije 15.05.2014


Glavni aktivni elementi koji se nalaze u prilozima, koji se koriste u području radio valova. Važna snaga integriranih mikrosklopova. Vodiči i hibridni integrirani krugovi. Dzherela da priymachi optički viprominyuvannya, modulatori.

sažetak, dopune 14.02.2016


Razvoj te implementacije će dodati izbor binarnog podniza simbola iz neiscrpnog binarnog niza. Odaberite registar mikrosklopa zsuvu. Metode prilagodbe USPB modela, generatora riječi. Odabir mikrosklopa za implementaciju zaslonske jedinice.

Uređaji, priznati za prilagodbu linearnih brzina zračnih uređaja i brzina trupa elemenata njihovih jedinica, koji su omotani, tzv. akcelerometri.

Signali akcelerometara koriste se u inercijskim navigacijskim sustavima za izračunavanje brzine i koordinata, u sustavima upravljanja letom i motorima, kao iu indikatorima vizualnih uređaja. Vizualna pomagala indikacije će prije zahtijevati od pilota na manevarskom zrakoplovu da upravlja prelaskom, što je zbog sata kontrole leta.

Akcelerometri se klasificiraju prema različitim predznacima, zocrema, prema područjima zagušenja, vrsti osjetljivog elementa, načinu hvatanja signala, broju ublažavajućih komponenti ubrzanja, vrsti izlaznog signala i dr.

Vymogi do akcelerometara, stupanj točnosti vimiryuvannya određen je sferom zastosuvannya. Dakle, pogreška akcelerometara u inercijalnim sustavima nije odgovorna za prekoračenje 0,001%. Akcelerometri, poput kontrolnih sustava, mogu imati pogrešku od 0,001-1,0%. Brzina akcelerometara, koji su fiksirani kao vizualni dodatak, je 1-3%.

Princip díí osi akcelerometra y chomu.

Shema akcelerometra.

1 - inercijska masa; 2 - opruga; 3 - prigušnica; 4 - ljestvica; 5 - kućište za pričvršćivanje; 6 - sva osjetljivost akcelerometra

Inercijski uteg 1, vezan za trup 5 za pomoć proljeće 2 taj amortizer 3 , može se prebaciti izravno na os 6 ime vela osjetljivosti. Pomicanje masi prema priključku na tijelo, koji je pričvršćen iza skale 4 , proporcionalno brzini vijanja, ispravljeno duž osi osjetljivosti.

Osjetljivi element akcelerometra je inercijalna masa.

na inercijskoj masi
akcelerometri imaju istu snagu:

- Sila inercije

,

de - Pomicanje masi prema produžetku trupa;

-pomicanje tijela da stane u fiksnu točku prostora.

- Snaga proporcionalna brzini mase koju stvara prigušivač:

,

de
- Koeficijent prigušenja.

- Položajna sila koju stvara sila opruge:

,

de - Koeficijent opružnosti.

Zbroj tih sila jednak je nuli, tobto.

,

,

de
- Vlasna frekvencija;

;

-Koeficijent izlaznog plina.

Glavni elementi akcelerometara su kretanje inercijskih masa, senzori signala kretanja masa, priključci momenta (snage), koji osiguravaju uvođenje signala zvuka zakretanja, pomoćni signali i podešavanja (prigušivači). ).

Kako bi akcelerometar reagirao samo na tu brzinu pohrane, na vimiryuvannya koí̈ vín imenovanja, yogo inercija je majčina odgovornost za posebnu potporu, koja pomaže u napadu na početak vimog: 1) minimalno trenje u osi potpore; 2) prisutnost poprečnih veza između vimiruvalny osi; 3) osiguravanje linearnih ugara između odmora inercijske mase i smrti ranih.

Ovjesi na jednostavnim nosačima stvaraju značajno trenje, kao da smanjuju osjetljivost akcelerometra. Za promjenu ruba, osjetljivi element se označava na važnom ili se postavlja u blizini domovine s pet vagom, koja je bolja kućna vaza osjetljivog elementa (sl. 2-4). Suspenzije na oprugama i valovitim opružnim membranama su bez trenja, proteo kratke, one koje, kada se masa ukloni, dodatak počinje reagirati na ubrzanje skladišta, okomito na os osjetljivosti. Stoga je potrebno zaustaviti se na akcelerometrima zbog kompenzacije sile, ako je inspiracija praktički svakodnevna.

Riža. 2. Shema jednokomponentnog akcelerometra:

1 - inercijska masa; 2 - tijelo; 3 - domovina; 4 - ravno smicanje; 5 - pidsiluvach; 6 – induktivni senzor pomaka;

7 - elektromagnetski pogon

Na shemi na Sl. 2 inercijski uteg 1 pomaknut je na vodilicu 4. Za promjenu ležaja na ravnom utegu 1, on se nalazi u sredini 3, ima neutralni uzgon, što uključuje jak pritisak na ravnu liniju. Signali u krugu, proporcionalni pomaku inercijske mase, kontrolirani su induktivnim senzorom na nosaču , sekvencijalno uključen u liniju namotaja pogonskog pogona. Prigušivanje u priladí nadilazi potporu rahunoka za sat kretanja inercijske mase u domovini. U akcelerometrima tipa moguće je uzeti visoku frekvenciju i malu zonu neosjetljivosti (promjenu sila moguće je postići trljanjem zvuka inercijske mase u zraku). Da bi se očuvala stabilnost karakteristika akcelerometra, potrebno je podesiti temperaturu na konstantnu temperaturu, koja je na dohvatu termostata.

Riža. 3. Shema akcelerometra njihala plovka:

1 - inercijska masa; 2 - domovina; 3 - tijelo; 4 - moment motora;

5 - pidsiluvach; 6 - senzor signala

Na sl. Slika 3 prikazuje dijagram akcelerometra njihala plovka. Plavetsa (Inerzina Masa) konstanta, Shchob Yogo Vaga Q Buv Buvsky do pydyomno snage f. Njihalo plovka nije slučajno zaboraviti zsuyer središte uzdizanja vode - tonaža do veličine Popposya 5. u oslonci, koji su njima poduprti, zaštićeni su malim škripcem, krhotine plovka plovka Q praktički su poduprte oslonskom silom F. Za spremanje parametara uređaja potrebno je regulirati temperaturu radijatora. Plutajući akcelerometri imaju silikonske jezgre.

One brze, koje koriste akcelerometri, koji miruju u inercijalnim sustavima, služe za oduzimanje brzine leta i prijeđene udaljenosti. Za uklanjanje brzine integrira se jednom, a za uklanjanje rute dva puta. Ovo je prva klasa akcelerometara kod kojih izlazni signal nije proporcionalan akceleraciji, već jednosmjernom integralu akceleracije.

Sl.4 Shema integrirajućeg akcelerometra

1-inercijski plovak; 2-vozač; 3-hidraulički obilazni kanali; 4-terminalni senzor; 5-cilindar, ispunjen silikonskom šipkom; 6-relejni sustav grijanja; 7-termostat; 8-grijaći element; cilindar s 9 zvjezdica; 10-rídina

Shema integrirajućeg tipa akcelerometra s plovkom prikazana je na sl. 4. Plovak 1 u obliku cilindra smješten je u cilindričnu komoru, ispunjenu maticom 10, a debljina materijala plovka manja je od širine matice. Kamera se okreće motorom 2 konstantnom brzinom. Pod utjecajem sila središta vode, koje su krive za omatanje, plovak se vraća duž osi simetrije, koja se može pomicati. Integriranje akcelerometara s dizajnom prikazanim na sl. 4. svibnja osjetljivost je blizu 10 -5 g, a trohalni gubitak je veći od 0,01%.

Obećavajuće su elektromagnetske i kriogene suspenzije.

Za pretvorbu kretanja električnih signala u akcelerometrima koriste se potenciometrijske, induktivne, električne, fotoelektrične i pretvorbe nizova. Glavni čimbenici prije transformacije su sljedeći: 1) velika raznolikost zgrada; 2) linearni ugar na izlazu na ulazu; 3) pojava reakcije na osjetljivi element. Potenciometrijski senzori nisu zadovoljni time, a smrad preciznih armatura će se zaglaviti.

Kao momentni (snažni) dodaci u akcelerometre za uvođenje signala u pokazivače smjera ugrađeni su momentni motori (elektromotori, koji rade u pocinčanom načinu) i elektromagnetski dodaci.

Za poboljšanje akcelerometara s potrebnim frekvencijskim karakteristikama u petlje gramofona potrebno je staviti filtar, koji se ispravlja, i posebne prigušnice. Na prilozima iz nativnog ovjesa za prigušivanje, pobjeda je viskozna u viskoznosti samog native.

Greške akcelerometara

Akcelerometri su podložni metodičkim i instrumentalnim trikovima.

Metodički kvarovi mjerača ubrzanja mogu se podijeliti u dvije skupine: 1) kvarovi koji se pripisuju onima koji akcelerometri brže vimirjuju zbog aktivnih sila, također i brži, uzrokovani gravitacijskim silama, koje ne reagiraju; 2) prekid, koji se okrivljuje kroz rozbízhníst osí sensitivízí z blíííí díí vímíryuvannogo prikorennya.

Tako, na primjer, s razlikom osi osjetljivosti, koja je izravno ubrzana za 1 °, povećanje magnitude povećanja postaje 0,02%. Sama Tsya pohibka je mala i nema veliki interes. Između naznačenih smjernica može se postaviti veća vrijednost, ljestvice vina pokazuju razliku između susjedne i stvarne osi koordinatnog sustava. Osim toga, u inercijalnim navigacijskim sustavima, osi osjetljivosti su izravno ubrzane, koje su ugrožene, kako bi se proizvele unakrsne veze između akcelerometara, zbog čega akcelerometar vibrira ne samo kod “naših”, već i kod “stranaca”.

Instrumentalna odstupanja akcelerometara definirana su: 1) pragom osjetljivosti (govorimo o gubitku utega) - minimalni signal na ulazu, pri kojem se javlja signal na izlazu; 2) oštećeni linearni ugari između ulaznog i izlaznog signala; 3) histereza u karakteristikama opruge i drugih elemenata; 4) zadržavanje temperature parametara i karakteristika akcelerometra.

Da biste promijenili instrumentalne promjene, morate ući u promjenu tercijarnog tlaka, termostatiranje elemenata i poboljšanje karakteristika osjetljivosti akcelerometra. U najboljim izvedbama akcelerometara za inercijalne sustave, instrumentalne pogreške su dovedene na 0,002%.

Jedinica senzora brzine linije BDLU – 0,5 dodjele za moderiranje linearnih ubrzanja prema normalnom koordinatnom sustavu i za pojavu električnog signala proporcionalnog linearnim ubrzanjima za sustav letenja u zraku (BOC) i druge sustave na brodu.

Strukturno, akcelerometar tipa BDLU sastoji se od glavnih čvorova:

-Senzor Liníyni nosi tip dluv-42 ê uno-oo-sastavljač akcelerometra znakova za vimyryuvanny cvjetanja linita, znakovi Osi je vidakular elkitričkog signala, veličina jakna od lineniynoye će biti sofisticirana.

- Stambeni blokovi tipa MUBP-1-1;

- Pidsilyuvacha zvorotny zv'yazku tipa BU-44-2-11.

Zovn_shníy vglyad BDLU reprezentacije na malim.

Slika 5

Shema jednoosnog akcelerometra prikazana je na sl.6. (tip DLUV-42)

Riža. 6. Shema akcelerometra s jednom težinom s povratnom vezom snage:

1 – namot senzora; 2 - namot za buđenje; 3 - sva osjetljivost akcelerometra; 4 - stalni magnet; 5 - nadahnjujuće navijanje; 6 – pidsiluvach zmije strum; 7 – demodulator; 8 - fazno koplje; 9 - pídsiluvach postíy strumu; 10 - generator lanceug zbudzhennya; 11 - izlazni opir; 12 - znak da požurite, da uzvratite udarac.

Akcelerometar je dodatak sa snažnim zvukom okretanja, u kojem na silu inercije, koja djeluje na osjetljivi element, utječe (proporcionalno ubrzanju) elektromagnetska sila, koju stvara strujanje na zavojnici, prostorije u magnetskom polju.

Osjetljivi element DLUV akcelerometra je njihalo 4, koje je stalni magnet.

Pri linearnom kretanju ubrzavajući, ispravljajući osjetljivu os senzora, uzrokuje se moment tromosti, koji pomiče osjetljivi element (njihalo) iz nultog položaja ravne, obrnute sile.

Moment tromosti njihala je veći:

,

de
- Masa njihala; – neravnoteža ramena klatna; - Líyne priskorennya, scho díê.

Be-yaké yogo vídhilennya schodo zero stasischa pri vlastitom stvaranju na zmítsneí̈ na novoj zavojnici senzora 1 jedinica f.f. Signal iz senzora ide na ulaz amplitudnog fazno osjetljivog detektora-sklopke BU-44-2-11 (7, 8, 10), pretvara se u napon konstantnog toka polariteta i kroz pdsiluvach stalan tok UPT - 9 dovodi se do namota svitka, koji pojačavaju5, postavljen na opružnu potporu osjetljivog elementa.

Magnetsko polje zavojnice, koje utječe, 5 naizmjenično s poljem permanentnog magneta 4, koji je element osjetljiv na njihalo senzora, s kojim se uzrokuje elektromagnetska sila, koja inducira moment tromosti njihala i to nije moguće okrenuti u nulti položaj.

Elektromagnetski okretni moment, koji stvara strujanje, koji teče kroz namote zavojnice, koji nadahnjuje, jača

,

de
- koeficijent prijenosa lancete veze za zviždanje snage;

- Strum, koji teče kroz kolibu.

Uvod u akcelerometar snage okretne karike je ekvivalentan dodatnoj tvrdoći, koja je bogatija veličinom, manja tvrdoća opružnog elementa.

Kao koeficijent snage pidsilivača 9 za postizanje velikog, zatim elektromagnetska sila, koja nadahnjuje, oživljava snagu, proporcionalno ubrzanje i osjetljivi element prihvaćanja nulte pozicije jednakog, s kojim majka bit će jednako:

ili
,

Zvídsi maê mísce spívvídnoshenja

.

Na taj način, u lancu vodećeg mačka struji 5 struja, što je izravno proporcionalno linearnom ubrzanju (revantaciji), koje je diê.

Uključujući sekvencijalno sa zavojnicom opir ispraznost
, Uzimamo izlazni napon proporcionalan linearnom ubrzanju:

. (1)

Pisači