Especificaciones técnicas de la estación total giroscópica

Tiempo de bienvenida

Ambiente

Humedad 5 ~ 98 (sin condensación).

Temperatura de funcionamiento................................-20 ℃ ~ 50 ℃

Temperatura de almacenamiento...................-40 ℃ ~ 60 ℃

Peso

Unidad principal del giroscopio........................ 15 kg (sin incluir la estación total)

Dimensiones (ancho × alto)

Host del instrumento giroscópico

Fiabilidad... MTBF ≥ 400 horas, MTTR ≤ 30 minutos.

Vida útil

Modo Orientado

El grado de automatización es automático.

1. Introducción

El giroscopio, como dispositivo de medición inercial, es el componente central de la navegación inercial, la guía inercial y los sistemas de medición inercial, y se usa ampliamente en campos militares y civiles. Los giroscopios tradicionales son de gran tamaño, consumen mucha energía, son susceptibles a interferencias y tienen poca estabilidad. Recientemente, la empresa estadounidense Analog Devices lanzó un nuevo chip giroscópico ADXRS, que tiene un tamaño de solo 7 mm × 7 mm × 3 mm y utiliza tecnología de embalaje BGA-32. Este paquete es al menos 65.438.000 veces más pequeño que cualquier otro giroscopio con rendimiento similar, consume 30 mW y pesa sólo 0,5 g, lo que puede superar a los giroscopios tradicionales. El giroscopio de detección de velocidad angular compuesto por el chip ADXRS puede medir con precisión la velocidad angular. Además, también se puede utilizar para medir ángulos. El experimento ha logrado buenos resultados.

2. Principio y estructura del giroscopio

Los giroscopios de la serie ADXRS son fabricados por ADI Corporation de los Estados Unidos. Adoptan tecnología patentada de sistemas microelectromecánicos integrados (iMEMS) y tecnología BIMOS, y se integran. Velocidad angular internamente. Sensores y circuitos de procesamiento de señales. En comparación con cualquier giroscopio con funciones similares, el giroscopio de la serie ADXRS tiene las ventajas de un tamaño pequeño, bajo consumo de energía y buena resistencia a golpes y vibraciones.

1. Aceleración de Coriolis

Los giroscopios de la serie ADXRS utilizan la aceleración de Coriolis para medir la velocidad angular. El principio del efecto Coriolis se muestra en la Figura 1. Supongamos que alguien está parado cerca del centro de la plataforma giratoria. Su velocidad con respecto al suelo está representada por la longitud de la flecha 1. Si se mueve a un punto en el borde exterior de la plataforma, su velocidad relativa al suelo aumenta, como lo muestra la flecha más larga en la Figura 1. La tasa de aumento de la velocidad tangencial causada por la velocidad radial es la aceleración de Coriolis. Sea la velocidad angular la mitad de la aceleración de Coriolis W, y la otra mitad generalmente proviene del cambio en la velocidad radial. La suma de los dos es 2wv. La plataforma giratoria debe ejercer una aceleración de Coriolis de 2 Mwv y la persona recibirá una fuerza de reacción igual. Producción forzada. Si la masa de la persona es my el radio de la plataforma es r, entonces la velocidad tangencial es wr. Si las personas se mueven en la dirección radial r con velocidad v, producirán una aceleración tangencial wv, que es solo un elemento de masa resonante en movimiento medio para medir la velocidad angular. La Figura 2 muestra la estructura micromecánica completa del giroscopio serie ADXRS, que mide el desplazamiento del elemento de masa resonante y su marco debido al efecto Coriolis a través de un elemento de detección capacitivo conectado al resonador. Estos elementos de detección capacitivos son haces hechos de material de silicio que se cruzan con dos conjuntos de haces de silicio estáticos unidos al sustrato para formar dos condensadores con valores nominales iguales. Los desplazamientos causados ​​por la velocidad angular crean capacitancia diferencial en el sistema. Si el coeficiente elástico del resorte es K2wv·m. Si la capacitancia total es C2wv, es proporcional a la velocidad angular. Esta relación tiene buena fidelidad en aplicaciones prácticas y su error lineal es inferior a 0,1. MC/gK, la distancia entre haces de silicio es g, luego la capacitancia diferencial es /K, luego el desplazamiento causado por la fuerza de reacción es

2. La estructura y la implementación del circuito del giroscopio.

El tamaño total del giroscopio de la serie ADXRS es de 7 mm × 7 mm × 3 mm y adopta el proceso de empaquetado BGA-32. Hay dos modelos, ADXRS150 y ADXRS300. Sus circuitos funcionales son exactamente iguales. La única diferencia es que el primero tiene un rango de medición de 150/s y el segundo tiene un rango de medición de 300/s. La Figura 3 muestra la estructura del circuito interno y los circuitos periféricos del ADXRS300. Los circuitos se componen principalmente de condensadores y resistencias.

El pin AVCC está conectado al voltaje de suministro de 5 V y se usa un capacitor de bomba de 22 nF para generar un voltaje de bomba de 12 V para algunos circuitos. La velocidad angular medida se emite en forma de voltaje en el pin RATEOUT. El voltaje de salida es de 2,5 V a 0/s. Una resistencia RoutADXRS300 está conectada en paralelo entre los pines RATEOUT y SUMJ. La frecuencia - 3 dB se determina de la siguiente manera. Fórmula: y el condensador Cout, formando así un filtro de paso bajo que realiza la limitación.

fout = 1 / (2 π? Rout? (1)

Para routω//rextadxrs 300 desde el exterior, el rango de rout 180kω en el circuito interno puede ser 300° /s, el rango se puede aumentar en 50 proporcionando una resistencia de ruta de 300 kΩ entre los pines RATEOUT y SUMJ, pero esto requiere un circuito de reinicio con una resistencia Rnull externa al pin SUMJ. El punto cero de RATEOUT es 2,5 V, pero cuando el rango de movimiento angular es asimétrico. El cálculo es el siguiente: conecte una resistencia en paralelo a tierra o al electrodo positivo de la fuente de alimentación para aumentar el rango cuando el movimiento angular es simétrico, por ejemplo, conecte una resistencia en paralelo para ajustar el ancho de banda de respuesta de velocidad angular, por lo que Rout=180k es

Rnull = (2)

Donde, v null 0: el voltaje de salida cuando la velocidad angular es cero cuando no está corregida,

Se requiere voltaje v nulo 1-cero después de la corrección.

Si se obtiene potencia Rnull5V, si es negativa, la resistencia Rnull se conecta a tierra.