Рисунок 1.1 - Принципиальная схема двухмассового гироскопа LL-типа
Технология изготовления ММГ основана на травлении кремниевой пластины. Для получения конечной структуры применяются реактивное ионное травление и диффузия бора. Затем структура анодной сваркой прикрепляется к подложке из стекла марки "Pyrex", на которой размещаются электроды. Серийная технология изготовления ММГ была передана корпорации Rockwell International. Гироскоп нашел применение в автомобильной промышленности. Он имеет полосу пропускания 50 Гц и диапазон измеряемых скоростей 50 .500 град/с
Общий недостаток двухмассовых ММГ с независимым упругим подвесом каждой инерционной массы - в сложности обеспечения равенства их собственных частот и синхронности противофазных колебаний. Возможно коробление пластин. Различные варианты конструктивных схем гироскопов с одной инерционной массой приведены в работе
По аналогичной схеме выполнена одна из разработок немецкого института HSG-IMIT (Institute of Micromachining and Information Technology) - ММГ MARS-LL, схема которого показана на рисунке 1.2. Чувствительный элемент (ЧЭ) относительно анкеров, скрепленных с подложкой, смонтирован на упругих элементах подвеса, которые позволяют ему перемещаться вдоль оси Y относительно рамки и вместе с рамкой - вдоль оси X. В режиме движения электростатические гребенчатые двигатели обеспечивают перемещение ЧЭ вместе с рамкой и роторными элементами двигателей и датчиков перемещений вдоль оси X. При появлении угловой скорости Ω вокруг оси Z возникающие силы Кориолиса вызывают вторичные колебания ЧЭ (РЧ) вдоль оси Y. Подобные схемы ММГ используются и другими разработчиками
Рисунок 1.2 - Схема гироскопа MARS-LL
Фирма ANALOG DEVICES в 2002 г. приступила к производству ММГ на базе технологии MEMS и в настоящее время серийно выпускает гироскопы ADXRS 150 и ADXRS 300 с диапазоном измерения соответственно 150 и 300 град/с. ММГ имеют полосу пропускания 40 Гц и выпускаются в корпусах габаритом 7×7×3 мм. Вес гироскопа не превышает 0,5 г, потребляемый ток 5 мА при номинальном напряжении 5 В. Впервые в коммерческих гироскопах данного класса имеется встроенная система автотестирования механических и электронных параметров без отключения гироскопа
ММГ ADXRS представляет собой выполненную на одном кристалле кремния интегральную микросхему со всеми необходимыми электронными компонентами формирования выходного сигнала. В центре микросхемы находятся две микромеханические структуры (рисунок 1.3) из поликристаллического кремния. ЧЭ каждой из структур приводится в режим движения электростатическими гребенчатыми двигателями. Съем сигнала осуществляется при появлении угловой скорости, перпендикулярной плоскости кристалла, аналогичными структурами В микроструктурах направления колебаний ЧЭ в режимах движения и чувствительности взаимно перпендикулярны, для того чтобы избежать влияния постоянных и виброускорений на выходной сигнал гироскопа.
Рисунок 1.3 - Микроструктура гироскопа ADXRS
Высокочастотный сигнал с емкостных датчиков перемещений поступает на каскады усиления и демодуляции и преобразуется в выходное напряжение, пропорциональное измеряемой угловой скорости. В состав микросхемы входит датчик температуры для компенсации температурных погрешностей и калибровки, а также прецизионный источник опорного напряжения. Перейти на страницу: 1 2 3 4 5
Другое по теме:
Реализация устройства контроля переданной информации с использованием модифицированного кода Хемминга Вычислительная техника развивалась такими быстрыми темпами, что давно уже принято говорить о поколениях вычислительных машин. За 30 лет своего бурного развития микропроцессорные системы прошли путь от специализированных комплектов интегральных схем ...