Применение модуля преобразования частоты тока в инерциальной сенсорной системе

Одна минута на прочтение основных положений статьи.

Применение модуля преобразования частоты тока в инерциальной сенсорной системе

Модуль интерфейса интегратора заряда играет решающую роль в измерительных системах инерциальных датчиков (особенно емкостных инерциальных датчиков MEMS), в частности, в приложениях, требующих высокой точности, низкого уровня шума и широкого динамического диапазона. Его основная ценность заключается в прямом и высокоточном преобразовании слабого сигнала заряда, выдаваемого датчиком, в цифровой частотный сигнал. Ниже представлены типичные области применения и преимущества модуля интерфейса интегратора заряда в системах инерциальных датчиков:

Емкостной MEMS-акселерометр/Показания сигнала гироскопа

Модуль интегратора заряда используется для обнаружения малых изменений емкости в выходных сигналах инерциальных MEMS-датчиков (акселерометров, гироскопов). Он непосредственно измеряет заряд и чрезвычайно чувствителен к изменениям заряда на уровне фКл (летающих кулонов), что позволяет обнаруживать крайне малые инерционные силы. Сам процесс интегрирования представляет собой фильтр нижних частот, который эффективно подавляет высокочастотный шум. Используя частотные сигналы в качестве выходных, он нечувствителен к амплитудному шуму и помехам на пути передачи, что делает его пригодным для передачи на большие расстояния или использования в условиях сильного шума.

Высокоточный инерциальный датчик с балансировкой силы (сервопривод/с обратной связью по усилию).

В высокоточных инерциальных датчиках, таких как MEMS-датчики навигационного класса или кварцевые акселерометры, обычно используется режим работы с замкнутым контуром баланса сил. Обнаруженное небольшое смещение (измеряемое по изменению емкости/заряда) преобразуется в силу обратной связи, которая прикладывается к блоку масс, чтобы поддерживать его близким к нулю. В этом процессе проектирования модуль интерфейса выполняет двойную роль: источника сигнала для обнаружения на входе и ЦАП обратной связи. Это обеспечивает сверхвысокую точность, стабильность и прецизионное управление силой. В то же время это упрощает архитектуру управления с замкнутым контуром, позволяя эффективно реализовать всю систему с замкнутым контуром в области заряда/частоты/цифрового управления.

Типичные сценарии применения

l  Высокоточная навигация и позиционирование: высокоточные инерциальные навигационные системы и инерциальные измерительные блоки для авиации, аэрокосмической отрасли (спутники, ракеты), судов и наземных транспортных средств. Требования к стабильности нулевого смещения, уровню шума и линейности масштабного коэффициента чрезвычайно высоки.

l  Для мониторинга землетрясений и геофизической разведки необходимо измерять чрезвычайно слабые колебания грунта (ускорение до мкг), при этом предъявляются строгие требования к низкочастотному шуму и динамическому диапазону.

l  Промышленная автоматизация и робототехника: высокоточное управление движением, устойчивость платформы, мониторинг вибрации.

l  Мониторинг состояния конструкций: обнаружение малых деформаций и вибраций в крупных зданиях, мостах и ​​плотинах.

l  Автомобильная электроника: передовые системы помощи водителю, высокопроизводительные MEMS-инерциальные измерительные блоки, необходимые для автономного вождения.

Модули преобразования интерфейсной частоты

Компания Micro-Magic Inc., будучи разработчиком и производителем инерциальных датчиков, разработала и произвела серию высокоточных инерциальных датчиков, таких как кварцевые гибкие акселерометры, волоконно-оптические гироскопы, инерциальные измерительные блоки (IMU), инерциальные навигационные системы (INS), датчики направления на север и инклинометры. Одновременно с этим, совместно с компанией, были разработаны модули интегрируемых интерфейсов (V/F) серии AVI.

АВИ-Ф  АВИ-Е  АВИ-Б Индекс эффективности

Заключение

Модуль интегратора заряда (Charge Integrator I/F) является одной из ключевых технологий для достижения высокопроизводительного и высокоточного считывания сигналов емкостных инерциальных датчиков, особенно MEMS-акселерометров и гироскопов. Он является важным компонентом в передовых приложениях инерциальных измерений, требующих чрезвычайно низкого уровня шума, сверхвысокой линейности, широкого динамического диапазона и цифрового управления с обратной связью, обеспечивая критически важное решение для сигнальной цепи высокопроизводительных инерциальных датчиков на навигационном, тактическом и даже некоторых промышленных уровнях. С развитием MEMS-технологий и технологий схем считывания, схемы считывания, основанные на принципе интеграции заряда, продолжают играть важную роль в области высокопроизводительных инерциальных датчиков.

• Предыдущий пост

  Анализ коэффициента подавления мощности LDO

• Следующий пост

  Анализ регулирования нагрузки LDO