Visoko natančen enojni MEMS žiroskop

Ti visoko natančni enojni žiroskopi MEMS so neodvisno razviti s popolnoma digitalno arhitekturo zaprte-zanke, ki je bistvena zasnova, ki zagotavlja njihovo vrhunsko delovanje in dolgoročno-zanesljivost. Za razliko od tradicionalnih žiroskopov MEMS z odprto{3}}zanko, popolnoma digitalna zasnova z-zanko realizira-odkrivanje, povratne informacije in popravek načina vibracij žiroskopa z visoko{6}}natančno digitalno obdelavo signalov (DSP) in naprednimi algoritmi za-kontrolo zaprte zanke, ki učinkovito zavirajo motnje temperaturnega premika, mehanskega hrupa in zunanjega okoljskih dejavnikov, s čimer se znatno izboljša merilna natančnost in stabilnost izdelka.

Kot visoko{0}}zmogljiv žiroskopski izdelek MEMS serija SG-H združuje več izjemnih lastnosti za izpolnjevanje raznolikih aplikacijskih potreb industrijskih in inercialnih navigacijskih področij: ima miniaturizirano strukturno zasnovo, kompaktne velikosti in lahke velikosti, ki jo je mogoče enostavno integrirati v različno opremo z omejenim prostorom za namestitev; ob predpostavki zagotavljanja visoke zmogljivosti dosega optimiziran nadzor nad stroški z visoko-stroškovno učinkovitostjo in je primeren za-aplikacijske scenarije velikega obsega; hkrati ima odlično okoljsko prilagodljivost, lahko stabilno deluje v težkih okoljih, kot je širok temperaturni razpon (-40 stopinj ~85 stopinj) in močne vibracije, ter ima dobro sposobnost proti motnjam in dolgo življenjsko dobo.

Kar zadeva ključne parametre delovanja, imajo enoosni-žiroskopi MEMS serije SG-H izjemne prednosti v stabilnosti prednapetosti, ki je eden od ključnih kazalnikov za merjenje natančnosti žiroskopov. Natančneje, njegova stabilnost prednapetosti lahko doseže 1 stopinjo / uro pod pogojem glajenja 10 s, kar je na vodilni ravni pri enaki vrsti izdelkov. Ta odlična stabilnost prednapetosti zagotavlja, da lahko žiroskop dolgo časa ohranja visoko merilno natančnost, učinkovito zmanjša kumulativno napako inercialnih navigacijskih sistemov in zagotavlja zanesljivo podporo za merjenje kotne hitrosti za opremo.

Zaradi odličnih kazalnikov učinkovitosti in lastnosti izdelka so enoosni žiroskopi MEMS serije SG-H široko primerni za različne inercialne navigacijske sisteme, ki imajo stroge zahteve glede natančnosti in stabilnosti. Tipični scenariji uporabe vključujejo: inercialno navigacijo in nadzor položaja malih zračnih vozil brez posadke (UAV), natančno določanje položaja in nadzor gibanja industrijskih robotov, merjenje položaja pomorske opreme, pomožno navigacijo v vesolju, avtomobilske inercialne merilne enote (IMU) in druga področja, ki zahtevajo visoko{3}}natančno zaznavanje kotne hitrosti in stabilno dolgoročno-delovanje. Učinkovito lahko izboljša natančnost navigacije, stabilnost nadzora in zanesljivost delovanja celotnega sistema ter zagotovi močno tehnično podporo za nadgradnjo in razvoj povezane opreme.

1. Občutljiva os Z-

Žiroskop je zasnovan z namensko občutljivo osjo Z-, ki je optimizirana za merjenje kotne hitrosti v smeri osi Z-. Sprejema visoko-natančno zaznavno strukturo MEMS in napredno tehnologijo za umerjanje signala, ki lahko natančno zazna spremembo kotne hitrosti izmerjenega predmeta okoli Z-osi, z visoko občutljivostjo in močno anti-interferenčno sposobnostjo. Zaradi te zasnove je izdelek primeren za scenarije, ki zahtevajo neodvisno zaznavanje kotne hitrosti osi Z-, kot je nadzor položaja, spremljanje stanja rotacije in pomožno merjenje inercialne navigacije, in lahko zagotovi stabilne in zanesljive merilne podatke za sistem.

 

2. 5V napajalnik

Izdelek ima standardni napajalnik 5 V DC, ki je zelo združljiv z večino industrijske nadzorne opreme, potrošniške elektronike in vgrajenih sistemov. Shema napajanja 5 V ne le poenostavlja zasnovo napajalnega vezja celotnega sistema, zmanjšuje zapletenost ujemanja napajanja, ampak tudi zagotavlja stabilno delovanje žiroskopa. Lahko se neposredno poveže z običajnim napajalnim modulom 5 V brez dodatnih komponent za pretvorbo napetosti, kar učinkovito zmanjša stroške integracije in izboljša udobje namestitve in uporabe izdelka.

3. Nizek delovni tok

Z optimiziranim vezjem za upravljanje porabe energije in nizko{0}}zasnovo čipa MEMS ima žiroskop prednost nizkega delovnega toka med normalnim delovanjem. Značilnost nizke porabe energije ne le zmanjša porabo energije celotnega sistema, temveč tudi podaljša življenjsko dobo napajalnika (zlasti za baterijsko-opremo, kot so prenosne naprave in brezpilotna letala). Medtem lahko nizek obratovalni tok zmanjša nastajanje toplote izdelka med delovanjem, se izogne ​​vplivu dviga temperature na natančnost merjenja in nadalje zagotovi dolgoročno-stabilno delovanje žiroskopa.

4. Nizki stroški

Ob predpostavki zagotavljanja osnovnih kazalnikov učinkovitosti izdelek dosega optimizacijo stroškov z optimizirano konstrukcijsko zasnovo, zrelim proizvodnim procesom in razumno izbiro komponent. V primerjavi z visoko{1}}natančnimi žiroskopi iste vrste ima očitne stroškovne prednosti, kar je primerno za-aplikacijske scenarije velikega obsega, ki imajo določene zahteve glede zmogljivosti, vendar so občutljivi na stroške, kot so potrošniška elektronika, industrijski krmilni terminali in poceni-cenovne inercialne merilne enote. Strankam lahko pomaga zmanjšati skupne stroške sistema in hkrati zadovoljiti potrebe aplikacije.

5. Odlična stabilnost pristranskosti

Stabilnost prednapetosti je eden od ključnih kazalnikov za merjenje natančnosti žiroskopov MEMS in ta izdelek se pri tem indeksu odlično obnese. Njegova prednapetostna stabilnost lahko doseže 1 stopinjo/h pod pogojem 10-sekundnega glajenja, kar učinkovito zavira kumulativno napako, ki jo povzroča odmik prednapetosti med dolgo-delovanjem. Ta prednost omogoča žiroskopu, da dolgo časa ohranja visoko natančnost meritev, zagotavlja zanesljivo podporo za podatke o kotni hitrosti za visoko-natančne scenarije uporabe, kot so inercialna navigacija, natančen nadzor položaja in visoko-natančno merjenje rotacije, ter izboljša splošno delovanje in zanesljivost sistema.

1. IMU in navigacijski sistem

Žiroskopi MEMS so ključne komponente inercialnih merilnih enot (IMU), ki so široko integrirane v različne navigacijske sisteme. V inercialnih navigacijskih sistemih (INS) žiroskopi MEMS sodelujejo z merilniki pospeška za zaznavanje kotne hitrosti in linearnega pospeška izmerjenega predmeta v realnem času ter izračunajo položaj, položaj in hitrost predmeta prek algoritmov za inercialno navigacijo. Primerni so za scenarije, kjer so signali GPS šibki ali izgubljeni, kot so podzemno inženirstvo, pomorska navigacija, vesoljska in notranja pozicioniranja. Z odlično stabilnostjo pristranskosti in dinamičnim odzivom lahko žiroskopi MEMS učinkovito kompenzirajo napako pozicioniranja navigacijskih sistemov, izboljšajo natančnost in kontinuiteto navigacije ter zagotovijo stabilno delovanje celotnega navigacijskega sistema v kompleksnih okoljih.

2. Zaznavanje odnosa

Zaznavanje položaja je eden najpogostejših scenarijev uporabe žiroskopov MEMS, ki se pogosto uporablja v različni opremi, ki mora spremljati in nadzorovati položaj v realnem času. Tipične aplikacije vključujejo vesoljsko opremo (kot so sateliti, letala in izstrelki), industrijske robote, potrošniško elektroniko (kot so pametni telefoni, tablični računalniki in pametne nosljive naprave) in pomorsko opremo. V teh scenarijih žiroskopi MEMS natančno zaznajo spremembo kotne hitrosti opreme okoli treh osi (nagibanje, nagib in nihanje), pretvorijo signal kotne hitrosti v podatke o položaju prek obdelave signala in zagotovijo-realnočasovne povratne informacije o položaju za nadzorni sistem. To pomaga opremi ohraniti stabilen položaj, izboljšati natančnost delovanja in se izogniti tveganjem, kot sta odstopanje in prevračanje med delovanjem.

3. Vozila brez posadke

S hitrim razvojem tehnologije brez posadke so žiroskopi MEMS postali nepogrešljiva osrednja komponenta vozil brez posadke, vključno z zračnimi plovili brez posadke (UAV), kopenskimi vozili brez posadke (UGV) in ladjami brez posadke. V brezpilotnih letalih se žiroskopi MEMS uporabljajo za nadzor položaja, stabilnost lebdenja in korekcijo poti leta, kar zagotavlja, da lahko UAV ohrani stabilen let tudi v zapletenih zračnih okoljih (kot sta močan veter in turbulenca). Pri UGV in ladjah brez posadke so odgovorni za zaznavanje stanja vrtenja in spremembe položaja vozila, sodelovanje z navigacijskimi in nadzornimi sistemi za uresničitev avtonomne vožnje, načrtovanje poti in izogibanje oviram. Kompaktna velikost in nizka poraba energije žiroskopov MEMS sta popolnoma prilagojeni zahtevam glede lahke in miniaturne zasnove vozil brez posadke, hkrati pa zagotavljata visoko zanesljivost in-delovanje v realnem času.

4. GPS pomoč

Žiroskopi MEMS igrajo pomembno pomožno vlogo pri določanju položaja GPS (Globalni sistem za določanje položaja), saj učinkovito rešujejo težave nizke natančnosti določanja položaja in izgube signala GPS v zapletenih okoljih. V sistemih za določanje položaja GPS lahko žiroskopi MEMS nadoknadijo zakasnitev in napako pri določanju položaja, ki jo povzroči prekinitev signala GPS (na primer v predorih, mestnih kanjonih in gostih gozdovih), tako da zaznajo kotno hitrost predmeta v realnem času. S tehnologijo fuzije podatkov so podatki o položaju GPS in podatki o kotni hitrosti žiroskopov MEMS integrirani, kar ne le izboljša natančnost določanja položaja in-zmogljivost v realnem-času, temveč tudi izboljša-zmožnost sistema za določanje položaja proti motnjam. Ta aplikacija se pogosto uporablja v avtomobilski navigaciji, prenosnih napravah za določanje položaja, opremi za raziskovanje na prostem in na drugih področjih ter uporabnikom zagotavlja zanesljivejše storitve določanja položaja.

1. Vrhunska natančnost in stabilnost

Natančnost je jedro žiroskopov MEMS, naš izdelek pa je opremljen s popolnoma digitalno arhitekturo zaprte{0}}zanke in napredno tehnologijo za umerjanje signala. Njegova prednapetostna stabilnost lahko doseže 1 stopinjo/h (10 s gladko), kar učinkovito zavira motnje temperaturnega premika, mehanskega hrupa in zunanjih okoljskih dejavnikov, kar zagotavlja dolgoročno-visoko-natančno merjenje kotne hitrosti. Ne glede na to, ali se uporablja pri inercialni navigaciji, nadzoru položaja ali visoko{7}}natančnem spremljanju gibanja, lahko zagotovi stabilno in zanesljivo podatkovno podporo, zmanjša kumulativno napako celotnega sistema in izboljša natančnost delovanja.

2. Odlična prilagodljivost in uporabnost

Naš žiroskop MEMS je zasnovan z mislijo na praktičnost, da zadosti raznolikim potrebam različnih scenarijev uporabe. Ima zasnovo občutljive osi Z-, ki je optimizirana za merjenje kotne hitrosti v smeri osi Z- in jo je mogoče prilagodljivo vključiti v različne sisteme, ki zahtevajo neodvisno zaznavanje osi Z-. S standardnim napajalnikom 5 V DC je zelo združljiv z večino industrijske nadzorne opreme, vgrajenih sistemov in potrošniške elektronike, kar poenostavlja zasnovo napajalnega vezja in zmanjšuje težave pri integraciji. Poleg tega zasnova z nizkim obratovalnim tokom ne le zmanjša porabo energije, ampak tudi podaljša življenjsko dobo baterije-napajane opreme, zaradi česar je primerna za prenosne naprave in naprave brez posadke.

3. Visoka stroškovna-učinkovitost

Držimo se koncepta "visoke zmogljivosti po razumni ceni" in z optimizirano konstrukcijsko zasnovo, zrelimi proizvodnimi procesi in racionalno izbiro komponent smo dosegli popolno ravnovesje med zmogljivostjo in stroški izdelka. V primerjavi z izdelki enake stopnje natančnosti ima naš žiroskop MEMS očitne stroškovne prednosti, ki vam lahko pomagajo učinkovito zmanjšati skupne stroške sistema, hkrati pa zagotavljajo zahteve aplikacije. Primeren je za-aplikacijske scenarije velikega obsega, kot so potrošniška elektronika, industrijski krmilni terminali in poceni-cenovne inercialne merilne enote, kar prinaša višjo stroškovno učinkovitost za vaše projekte.

4. Zanesljiva kakovost in dolga življenjska doba

Naš žiroskop MEMS je podvržen strogemu nadzoru kakovosti in testiranju zanesljivosti v celotnem proizvodnem procesu, od izdelave čipa do sestavljanja izdelka. Ima kompaktno in robustno konstrukcijsko zasnovo z močno zmožnostjo proti -motenjem in odlično prilagodljivostjo okolju, ki lahko stabilno deluje v težkih okoljih, kot je širok temperaturni razpon (-40 stopinj ~85 stopinj), močne vibracije in vlaga. Zasnova z nizko porabo energije prav tako zmanjša nastajanje toplote izdelka, s čimer se izogne ​​poslabšanju delovanja zaradi pregrevanja in zagotavlja dolgoročno stabilno delovanje izdelka, kar zmanjša stroške vzdrževanja in izpade vašega sistema.

5. Široka združljivost aplikacij

Naš žiroskop MEMS je široko uporaben na različnih področjih, vključno z inercialnimi merilnimi enotami (IMU) in navigacijskimi sistemi, zaznavanjem položaja, vozili brez posadke (UAV, UGV), pomočjo GPS, industrijskimi roboti, potrošniško elektroniko in drugimi scenariji. Ne glede na to, ali potrebujete visoko{1}}natančno navigacijsko podporo,-nadzor položaja v realnem času ali pomožno pozicioniranje, je naš izdelek mogoče prilagodljivo prilagoditi in zagotoviti-rešitev za merjenje kotne hitrosti na enem mestu za vaše različne potrebe uporabe.

1. Jedrni mehanizem: Coriolisov učinek

Coriolisov učinek je temeljni fizikalni princip, na katerem delujejo žiroskopi MEMS. Ko se masa premika s konstantno hitrostjo v rotirajočem referenčnem sistemu, bo nanjo delovala vztrajnostna sila, pravokotna na smer gibanja in smer vrtenja-ta sila se imenuje Coriolisova sila. Velikost Coriolisove sile je sorazmerna s kotno hitrostjo vrtečega se referenčnega sistema, maso premikajočega se predmeta in linearno hitrostjo predmeta. Žiroskopi MEMS uporabljajo ta učinek za pretvorbo kotne hitrosti merjenega predmeta v zaznavni električni signal in tako izvedejo meritev kotne hitrosti.

2. Ključna struktura: mikro-zaznavni oscilator

Osrednja komponenta žiroskopa MEMS je mikro{0}}oscilator za zaznavanje, ki je izdelan s tehnologijo mikroizdelave MEMS (kot je mikroobdelava v razsutem stanju ali površinska mikroobdelava). Ta oscilator je običajno sestavljen iz mikro-masnega bloka, elastičnih žarkov in pogonskih/zaznavnih elektrod. Blok mikro-mase je obešen na substrat z elastičnimi nosilci, kar mu omogoča premikanje v določeni smeri pod delovanjem pogonske napetosti. Glede na zasnovo ima oscilator za mikro-zaznavanje dve glavni smeri gibanja: smer pogona (smer vzbujanja) in smer zaznavanja (smer zaznavanja), ki sta pravokotni druga na drugo.

3. Delovni proces: Vzbujanje → Generacija Coriolisove sile → Zaznavanje signala

Celoten delovni proces žiroskopa MEMS je cikel zaprte-zanke ali odprte-zanke, ki ga je mogoče posebej razdeliti na tri korake:

- 1. korak: Vzbujanje mikro-oscilatorja - Pogonske elektrode dovajajo izmenično napetost na mikro-masni blok, ki ustvarja elektrostatično silo, ki poganja masni blok, da občasno vibrira v smeri pogona s fiksno resonančno frekvenco. Ta stabilna vibracija je predpostavka za nadaljnjo generacijo Coriolisove sile; le ko masni blok ohranja konstantno linearno hitrost v smeri vožnje, je lahko Coriolisova sila natančno sorazmerna z izmerjeno kotno hitrostjo.

- 2. korak: Generiranje Coriolisove sile - Ko se žiroskop MEMS vrti okoli občutljive osi (os, ki je pravokotna na smer vožnje in zaznavanja), bo blok mikro-mase, ki vibrira v smeri vožnje, izpostavljen Coriolisovi sili, pravokotni na smer vožnje (tj. smer zaznavanja). Velikost te Coriolisove sile je premo sorazmerna s kotno hitrostjo vrtenja žiroskopa: večja kot je kotna hitrost, večja je Coriolisova sila in obratno.

- 3. korak: Zaznavanje in obdelava signala - Pod delovanjem Coriolisove sile bo blok mikro-mase povzročil majhen premik v smeri zaznavanja. Zaznavne elektrode zaznajo ta premik in ga pretvorijo v električni signal (običajno spremembo kapacitivnosti ali napetosti). Vezje za obdelavo signala nato ta šibek električni signal ojača, filtrira in umeri ter ga pretvori v digitalni ali analogni signal, ki je sorazmeren z izmerjeno kotno hitrostjo. Nazadnje se obdelan signal pošlje v zgornji sistem, s čimer se zaključi merjenje kotne hitrosti.

4. Arhitektura odprte-zanke v primerjavi z arhitekturo-zaprte zanke

Žiroskopi MEMS so glede na metodo obdelave signala razdeljeni na arhitekture odprte-in zaprte{1}}zanke. Žiroskopi z odprto{3}}zanko neposredno zaznajo premik bloka mikro-mase v smeri zaznavanja in ga pretvorijo v izhodni signal; imajo prednosti preproste strukture in nizke cene, vendar so dovzetni za zunanje motnje in imajo relativno nizko natančnost. Žiroskopi z-zaprto zanko po drugi strani dodajo povratno krmilno povezavo: po zaznavi premika masnega bloka povratno vezje ustvari protisilo za izravnavo Coriolisove sile, zaradi česar se masni blok vrne v ravnotežni položaj. Velikost povratne sile je sorazmerna s Coriolisovo silo (in s tem kotno hitrostjo), kar bistveno izboljša natančnost merjenja, stabilnost in zmožnost proti-motenju ter se pogosto uporablja v visoko-natančnih scenarijih uporabe.

Q1: Kaj pomeni "stabilnost prednapetosti 1 stopinja/h (10 s gladko)" in zakaj je to pomembno?

O: Stabilnost prednapetosti se nanaša na stopnjo odstopanja izhodnega signala žiroskopa MEMS, ko ni vnosa kotne hitrosti (statično stanje), kar odraža dolgoročno-natančnost merjenja žiroskopa. Parameter "1 stopinja / h (10 s gladko)" pomeni, da po 10 sekundah obdelave glajenja signala povprečni premik žiroskopa ni večji od 1 stopinje na uro. Ta indikator je ključnega pomena, ker neposredno vpliva na kumulativno napako sistema: boljša kot je stabilnost prednapetosti, manjša je kumulativna napaka med dolgotrajnim-delovanjem, kar je še posebej pomembno za visoko-natančne scenarije, kot sta inercialna navigacija in nadzor položaja.

Q2: Kakšne zahteve glede napajanja ima žiroskop MEMS?

O: Naš žiroskop MEMS uporablja standardno zasnovo napajanja 5 V DC, ki je zelo združljiva z večino industrijske nadzorne opreme, vgrajenih sistemov in potrošniške elektronike. Ne zahteva dodatnih komponent za pretvorbo napetosti, kar poenostavlja zasnovo napajalnega vezja. Hkrati ima izdelek nizko obratovalno tokovno karakteristiko, ki lahko učinkovito zmanjša porabo energije sistema in je primeren za baterije-naprave, kot so prenosna oprema in vozila brez posadke.

Q3: Kakšna je razlika med žiroskopi MEMS z odprto{0}}in-zanko in katerega naj izberem?

O: Glavna razlika je v metodi obdelave signala: Žiroskopi z odprto-zanko neposredno zaznajo premik bloka mikro-mase v smeri zaznavanja in ga pretvorijo v izhodni signal, s prednostmi preproste strukture in nizkih stroškov, vendar nižje natančnosti in zmožnosti proti-motenju, kar je primerno za nizko-natančne scenarije, kot je potrošniška elektronika. Žiroskopi z-zaprtozanko dodajo krmilno povezavo s povratno zanko za izravnavo Coriolisove sile prek povratnega vezja, kar bistveno izboljša natančnost merjenja, stabilnost in zmožnost proti-motenju, kar je primerno za visoko{7}}natančne scenarije, kot so inercialna navigacija, vozila brez posadke in natančen nadzor položaja.

V4: Ali lahko žiroskop MEMS normalno deluje v težkih okoljih?

O: Da. Naš žiroskop MEMS ima odlično okoljsko prilagodljivost in lahko stabilno deluje v težkih okoljih. Lahko prenese širok temperaturni razpon od -40 stopinj do 85 stopinj in ima močno odpornost proti-vibracijam in vlagi. Kompaktna in robustna konstrukcijska zasnova ter strogo testiranje kakovosti zagotavljata, da lahko ohrani stabilno delovanje v industrijskih krajih, zunanjih okoljih in drugih zapletenih scenarijih, kar zmanjša vpliv okoljskih dejavnikov na natančnost meritev.

Priljubljena oznake: Visoko natančni enojni MEMS žiroskop, Kitajska Visoko natančni enojni MEMS žiroskop proizvajalci, dobavitelji, tovarna