Приложения

Quartz flexible accelerometers are widely used in aerospace, inertial navigation, precision measurement and other fields due to their advantages of high precision and stability. However, its core sensitive component - quartz flexible pendulum - is very fragile and extremely sensitive to vibration environments. Vibration may cause performance degradation, zero shift, and even structural damage. Therefore, strict vibration testing and effective anti vibration measures are crucial.   Purpose of Vibration Testing   The purpose of vibration testing is to evaluate the performance, structural integrity, and reliability of accelerometers in actual or expected vibration environments. The main types of testing include sine vibration testing and random vibration testing. Sine vibration testing is to find the resonant frequency of the structure and evaluate its response and tolerance at specific frequencies. Typically, within the specified frequency range (e.g., 5 Hz – 2000 Hz or higher, according to the specification), a linear or logarithmic sweep is performed along three mutually perpendicular axes. Frequencies exhibiting an abnormal increase in accelerometer output (response amplification) are recorded. Special attention should be paid to the first-order and second-order flexural resonant frequencies of the quartz flexure, as these frequencies are most prone to damage. The relationship between the input vibration and output signal is analyzed. Perform fixed frequency vibration for a specified duration (such as several minutes) on the identified resonant frequency points (especially the pendulum resonance points) to test their fatigue life and stability. Random vibration testing is to simulate wideband, random vibration excitations in actual environments (such as rocket launches, engine noise, aerodynamic turbulence, vehicle driving), and evaluate their comprehensive performance under statistically distributed vibrations. Apply vibrations with specific power spectral density patterns along three mutually perpendicular axes within the specified frequency range. The scale of testing is usually higher than that of sine testing, which can better reflect the real environment. PSD spectra and Grms values are developed based on specifications or measured data. The key monitoring parameters in the test include output signals, physical status, and performance verification. The output signal mainly observes zero offset, scale factor changes, increased noise levels, abnormal outputs (saturation, oscillation), etc; The physical state mainly involves checking whether the accelerometer has any abnormal noise, whether the structure is loose, and whether there is any damage to the appearance (after testing, the cover needs to be opened to check the swing plate); Performance validation mainly involves comprehensive static performance testing of accelerometers before, during, and after vibration (zero bias, scale factor, second-order nonlinearity, threshold, resolution, repeatability, etc.), comparing the effects of vibration.   Vibration Mitigation Measures   To address the vulnerability of quartz flexure accelerometers, vibration resistance measures must be implemented at multiple levels.   (1)      Core sensitive structure design and process Firstly, it is necessary to optimize the design of the oscillating plate. While meeting the requirements of sensitivity and bandwidth, the thickness of the oscillating plate should be appropriately increased (balancing sensitivity), the shape and support structure should be optimized, and the lowest order resonant frequency should be maximized to be higher than the expected main vibration environment frequency (ideally higher than twice). Avoid resonance frequencies falling in the main vibration energy concentration zone. Secondly, it is precision manufacturing and assembly, strictly controlling the machining accuracy and symmetry of key components such as swing plates, torque converter coils, differential capacitor plates, etc., to ensure uniform stress distribution and reduce internal stress concentration points. Reliable processes such as laser welding are used to connect the swing plates to the base. Finally, the selection of materials should be based on high-strength and high stability quartz materials, and the stiffness and damping characteristics of the base and shell materials should also be considered.   (2)      Internal mechanical isolation and damping Firstly, apply a small amount of special damping adhesive (such as silicone rubber base) on the non sensitive area of the swing plate or the supporting beam. This is one of the most commonly used and effective measures, which can significantly reduce the resonance Q value and decrease the resonance amplification factor. However, extreme caution should be taken to avoid affecting sensor performance (such as introducing thermal stress, affecting symmetry, and increasing mass). Secondly, a micro isolation system (such as low stiffness, high damping rubber pads, metal rubber, micro wire rope isolators, etc.) should be designed between the core of accelerometer (including the core components of the swing plate assembly) and the housing base to isolate the transmission of high-frequency vibrations to the sensitive core. The stiffness, damping, and load-bearing capacity need to be carefully designed.   (3)      Sealing and Filling Encapsulating silicon gel or silicone rubber with low modulus and high damping in the inner cavity of the accelerometer (usually between the core and the shell) is another very effective anti vibration measure (especially anti shock and high-frequency vibration). Silicon gel or silicone rubber provides damping and absorbs vibration energy; Support internal structure and suppress relative motion; Protect internal components from contamination and moisture. The sealing adhesive needs to have extremely low shrinkage stress, excellent thermal stability, good adhesion, low air release, and low permeability (especially for space applications). The sealing process (excluding bubbles and curing) is crucial, as poor sealing can actually introduce stress or contamination.   (4)      External installation and system level vibration isolation Optimize the installation interface to ensure that the installation base is flat and rigid. Tighten the connecting bolts evenly to the specified torque to avoid introducing local stress or reducing overall stiffness due to improper installation. At the same time, install appropriate external shock absorbers between the accelerometer and vibration sources such as engine mounts and aircraft structures. Select the type of isolator (such as metal rubber isolator, wire rope isolator, viscoelastic damping isolator) based on the characteristics of the main vibration frequency, and its natural frequency should be much lower (usually <1/√ 2 times) than the lowest main vibration frequency that needs to be isolated. The load-bearing capacity of the isolator, environmental adaptability (temperature, vacuum), and the impact on the low-frequency performance of the sensor also need to be considered.   Test cases   Taking the AC-9 series high-precision quartz accelerometer produced by Micro-Magic Inc as an example, the influence of vibration environment on the K0 index of the accelerometer is tested. Before vibration, the quartz accelerometer is in a 0g state, the product is powered on, data is collected for 1 minute, and take the average of the data, denoted as ; Start the vibration table under the following vibration conditions: 6g, random vibration at 200~2000Hz, wait for the vibration table to stabilize, collect data for 1 minute, and take the average of the data, denoted as ; Rotating vibration fixture, quartz accelerometer in 0g state, then power on the product, collect data for 1 minute, and take the average of the data, denoted as . By calculation, it can be concluded that:   Conclusion   The vibration problem of quartz flexible accelerometers is a system engineering issue that needs to be addressed throughout the entire process of design, manufacturing, testing, and application. When selecting and designing anti vibration measures, careful trade-offs must be made to ensure that the core performance indicators of the accelerometer are not significantly sacrificed while improving the anti vibration capability, and other environmental adaptability requirements are met.   AC-9    

Для предотвращения случайного неправильного подключения входного кабеля питания и, как следствие, выхода блока питания из строя, на входе обычно требуется схема защиты от обратной полярности. Одновременно с этим, для обеспечения безопасного диапазона входного напряжения, необходимо также обеспечить защиту от перенапряжения.Схема, показанная на рисунке 1, реализует интегрированную функцию защиты от обратного подключения и защиты от перенапряжения.Функция защиты от перенапряжения анализируется следующим образом: когда Vin находится в нормальном диапазоне входного напряжения, стабилизатор напряжения Z1 не выходит из строя в обратном направлении, ток R2 и R3 практически равен 0, Vbe транзистора P1 равно 0, то есть PNP-транзистор не включен, а Vgs PMOS-транзистора Q1 определяется делителем напряжения резисторов R4 и R5. Vgs превышает порог проводимости, и PMOS-транзистор включается, то есть источник питания работает нормально; когда входное напряжение Vin превышает нормальное входное напряжение, в этот момент Vin > Vbr, стабилизатор напряжения выходит из строя, PNP-транзистор Q1 включается, VCE ≈ 0, то есть Vgs PMOS-транзистора ≈ 0, и PMOS-транзистор выключается, то есть достигается защита от перенапряжения.Функция защиты от обратного подключения анализируется следующим образом: защита от обратного подключения на входе реализуется с помощью NMOS-транзистора Q2. Когда на вход подается положительный полюс источника питания от Vin, напряжение на затворе NMOS-транзистора Q2 становится высоким. В это время Q2 включается, Q1, нагрузка RL и Q2 образуют замкнутый контур, и схема работает нормально; когда положительный полюс источника питания поменяется местами с отрицательным выводом, Q2 выключается, весь контур размыкается, и схема перестает работать, тем самым выполняя функцию защиты от обратного подключения. 

В области точных измерений и управления технология высокоточного преобразования тока в частоту имеет решающее значение. Модуль преобразования интерфейса AVI-F серии, выпущенный компанией Micro-Magic Inc., стал идеальным выбором для высокопроизводительного сбора данных акселерометра инерциальных навигационных систем, цифрового сбора слабых сигналов тока и других задач.Благодаря превосходным и стабильным характеристикам, он востребован в различных сценариях. Схема AVI-F состоит из источника опорного напряжения, источника постоянного тока, интегратора, плеча интегратора, логического управляющего устройства CPLD и т. д. Токовый сигнал акселерометра может быть напрямую преобразован в импульсную частоту, представляя собой аналого-цифровой преобразователь с высокой точностью и хорошим разрешением. В схеме AVI-F используется принцип интегрирования с балансом заряда, что обеспечивает получение сигнала без потерь и снижает влияние шума, например, от источника питания. Это идеальная схема для создания высокопроизводительных инерциальных навигационных систем. В чём заключаются основные преимущества продукции серии AVI-F? 1. Высокая точность и стабильность. Модуль серии AVI-F использует метод интегрирования заряда, обеспечивая максимальную выходную частоту 256 кГц, смещение нуля всего 10 нА и комплексную нелинейную ошибку всего 20 ppm, что гарантирует высокую точность и надежность преобразования сигнала. Его температурный коэффициент масштабирования составляет всего 1 ppm/℃, и он демонстрирует стабильность во всем диапазоне температур, что делает его подходящим для работы в суровых условиях от -45℃ до 70℃. 2.Высококачественная конструкция оборудования Используются высокопроизводительные компоненты, в основном поверхностного монтажа (SMD), отличающиеся малыми размерами и высокой точностью. На уровне печатной платы применяются прецизионные источники постоянного тока и высокоточные мультиметры для точной калибровки, включая симметрию и линейность. 3.Многофункциональный выходной интерфейс Модуль поддерживает три независимых импульсных выхода (каналы X/Y/Z), каждый из которых содержит положительные и отрицательные импульсные сигналы тока. Одновременно добавлена ​​функция последовательного порта RS422, которая отправляет импульсы с частотой 1 кГц, что упрощает процесс сбора данных и повышает эффективность интеграции системы. 4.Низкое энергопотребление и локализованная конструкция Требования к питанию составляют ±15 В и +5 В, при этом ток в установившемся режиме составляет всего 0,2 А, а показатели энергопотребления превосходны. Все компоненты на 100% произведены внутри страны, что обеспечивает надежность цепочки поставок и соответствие независимым и контролируемым требованиям. Типичные области применения продукции серии AVI-F а. Инерциальная навигационная система: Точное преобразование сигналов акселерометра для повышения точности навигации.б. Промышленная автоматизация: мониторинг текущих сигналов в реальном времени и оптимизация процессов управления.с. Исследовательское оборудование: высокоточное получение данных для проведения прецизионных экспериментов. Почему стоит выбрать модуль AVI-F? Модуль преобразования интерфейса AVI-F сочетает в себе высокую точность, низкое энергопотребление и многофункциональность, что делает его разумным выбором для пользователей, стремящихся к высокой производительности и надежности. Он обеспечивает стабильные и эффективные решения как в сложных условиях эксплуатации, так и в комплексных приложениях. АВИ-ФЧто бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.  

В соответствии с топологией двухпроводной схемы, силовой ток модулируется датчиком, а затем возвращается в схему сбора сигнала. Если выходная часть схемы не подвергается обработке, то в случае короткого замыкания датчика или неправильной работы конечного пользователя, вызывающей короткое замыкание, существует высокая вероятность повреждения питания или повреждения схемы сбора сигнала. Чтобы избежать этой ситуации, необходимо добавить в схему, обеспечивающую питание датчика напряжением 24 В, схему ограничения тока для ограничения тока в безопасном диапазоне (например, ниже 30 мА), чтобы предотвратить катастрофические сбои.Ниже представлена ​​схема защиты от ограничения тока, обеспечивающая подачу питания 24 В на датчик при проектировании схемы сбора данных через интерфейс 4-20 мА. Когда ток становится меньше предельного тока Imax, падение напряжения на резисторе R1 становится меньше напряжения проводимости Vbe транзистора P1. Резисторы R3 и R4 делят напряжение, создавая достаточную разность напряжений между истоком и затвором полевого транзистора Q1. В этот момент транзистор P1 отключается, и транзистор Q1 начинает проводить ток. Схема находится в нормальном рабочем состоянии.Когда ток превышает предельный ток Imax, падение напряжения на резисторе R1 становится больше напряжения проводимости Vbe транзистора P1. В этот момент транзистор P1 находится в проводящем состоянии. Входное напряжение подается непосредственно на затвор полевого транзистора Q1. В этот момент напряжения на истоке и затворе полевого транзистора Q1 приблизительно равны, что приводит к выключению полевого транзистора Q1 и отключению цепи, переводя схему в защитное состояние. Это предотвращает повреждение нагрузки чрезмерным током.Поскольку напряжение проводимости Vbe микросхемы MMBT2907A составляет приблизительно 0,7 В, а из соотношения Vbe/R1 = 25 мА следует, что предельный ток составляет приблизительно 25 мА. Если необходимо отрегулировать предельный ток, достаточно просто изменить значение сопротивления резистора R1.

Получите информацию о товаре за одну минуту! Система координат и положенияСистема AHRS (AHRS) — это ключевое навигационное устройство, использующее слияние данных от нескольких датчиков для расчета в реальном времени трехмерного положения (угла тангажа, угла крена) и угла курса носителя. Ее основные технологии охватывают такие области, как микроэлектромеханические системы (MEMS), инерциальная навигация, обработка сигналов и нелинейная оптимизация. В данной статье будут рассмотрены технические аспекты в трех измерениях: математические модели, реализация алгоритмов и компенсация ошибок. Принципы и кинематические уравнения AHRS Основной принцип AHRS — это слияние данных с нескольких датчиков, которое компенсирует ограничения одного датчика за счет использования дополнительных датчиков. 1.Состав датчика: а. Гироскоп: Он измеряет угловую скорость, используя эффект Кориолиса, и интегрирует её для получения изменений ориентации, но при этом отсутствует дрейф смещения (накопленная ошибка во времени).b. Акселерометр: измеряет удельную силу (ускорение свободного падения + ускорение движения) и может использоваться для калибровки ориентации (крен, тангаж) в статическом режиме или при постоянной скорости.c. Магнитометр: измеряет направление геомагнитного поля, обеспечивает абсолютное определение курса (угол рыскания), но подвержен влиянию жестких/мягких магнитных помех.d. Дополнительная функция GPS: помогает корректировать ошибки определения местоположения и скорости. 2.Кинематические уравнения Дифференциальное уравнение для обновления угловой скорости и ориентации несущего корабля:                         Среди них, представляет собой умножение кватернионов и — это угловая скорость, измеренная гироскопом (в рад/с). Основная архитектура и алгоритм AHRS Основная сложность AHRS заключается в интеграции данных от гироскопов (обладающих отличной динамической характеристикой, но дрейфом), акселерометров (обладающих высокой статической точностью, но подверженных влиянию движения) и магнитометров (обеспечивающих абсолютное определение курса, но подверженных влиянию помех). Основные алгоритмы следующие: 1.Фильтр Калмана На основе модели пространства состояний ориентация оценивается итеративно посредством прогнозирования (интеграция данных с гироскопа) и обновления (наблюдения с помощью акселерометра/магнитометра).Построение вектора состояния осуществляется следующим образом, включая угол ошибки ориентации. и смещение гироскопа . В качестве значений наблюдений используются остаточные значения вектора гравитации, измеренные акселерометром, и геомагнитного поля, измеренные магнитометром, и строится следующее уравнение наблюдений:При настройке ковариации используется ковариация шума. Акселерометр обычно устанавливается на и ковариация шума магнитометр установлен на . 2.Дополнительный алгоритм фильтрации Взвешенное слияние высокочастотных данных гироскопа и низкочастотных данных акселерометра/магнитометра. Его преимущество заключается в низкой вычислительной нагрузке и пригодности для встроенных систем; недостаток состоит в том, что настройка параметров зависит от опыта и имеет ограниченные динамические характеристики.В высокочастотной части используется интеграция с гироскопом, а в низкочастотной калибровка — акселерометры/магнитометры. постоянная времени обычно занимает  3.алгоритм оптимизации градиентного спуска Существует два основных алгоритма оптимизации методом градиентного спуска. Алгоритм Махони основан на нелинейной комплементарной фильтрации с использованием кватернионов и корректирует смещение гироскопа с помощью ПИ-регулятора; алгоритм Мадгвика оптимизирует кватернионы напрямую, минимизируя функцию ошибки между измерениями датчика и прогнозами, что обеспечивает высокую вычислительную эффективность и пригодность для сценариев с низким энергопотреблением. Среди них, — это коэффициент скорости сходимости, типичные значения которого варьируются от 0,1 до 0,5. Проблемы и меры по внедрению инженерных решений AHRS 1.Ошибка датчика и калибровка Необходимо оценить и компенсировать нулевое смещение гироскопа в режиме реального времени (например, путем инициализации статического состояния); ускорение движения может нарушить измерение направления силы тяжести, поэтому динамические помехи от акселерометров необходимо обнаруживать с помощью высокочастотной фильтрации или обнаружения состояния движения;Необходимо корректировать влияние изменений температуры на гироскопы и акселерометры путем создания модели температурной компенсации;Для компенсации помех, создаваемых магнитометром, необходима жесткая/мягкая магнитная калибровка (подгонка эллипса или алгоритм, основанный на калибровочном поле). 2.Динамическая адаптация к окружающей среде Высокочастотная вибрация приводит к увеличению шума акселерометра, что требует механической изоляции или цифровой фильтрации. При выполнении быстрых маневров (например, при переворотах дрона) акселерометр выходит из строя, и для кратковременной работы требуется чистый гироскоп. 3.Производительность в реальном времени и вычислительные ресурсы В условиях высокой динамики алгоритмы должны выполнять итерации за миллисекунды (например, циклы управления дронами).

Основная причина выбора двухполярного источника питания для датчиков заключается в обеспечении соответствия требованиям к целостности сигнала, условиям работы схемы и точности измерений. Это включает в себя следующие аспекты:1. Обработка двунаправленных сигналов (сигналов переменного тока)Некоторые датчики (например, датчики вибрации, звука и ускорения) выдают двунаправленные сигналы, то есть они колеблются выше и ниже нулевой точки отсчета (положительное и отрицательное напряжения). Если используется только один источник питания, сигнал отрицательной полуволны будет обрезан, что приведет к искажению. В этом случае использование источников питания с положительным и отрицательным напряжением (например, ±5 В, ±12 В) для обеспечения симметричных напряжений позволяет сигналу колебаться с центром в точке 0 В, сохраняя полную информацию положительной и отрицательной половин, чтобы избежать искажения сигнала.2. Требования к работе внутренней схемыВо многих датчиках для усиления или обработки сигнала используются операционные усилители или аналоговые схемы. Для работы этих устройств требуются положительные и отрицательные источники питания:Упрощенная схемотехника: в одноканальной системе питания при обработке сигналов переменного тока необходимо устанавливать «виртуальную землю», что вносит дополнительный шум и усложняет конструкцию. В то время как в источниках питания с положительным и отрицательным напряжением в качестве опорной точки используется «земля» (0 В), что исключает необходимость в дополнительных схемах смещения, упрощает конструкцию и снижает уровень шума.Максимизация динамического диапазона: Многие высокопроизводительные датчики и операционные усилители требуют двойного источника питания для полного использования диапазона входного/выходного сигнала, предотвращения нелинейных искажений и улучшения линейности и динамического диапазона системы.3. Защита от помех и подавление шума.Конструкция с двойным источником питания позволяет снизить уровень синфазных помех. Синфазные помехи — это разность напряжений между двумя сигнальными линиями и землей. Использование положительного и отрицательного источников питания эффективно снижает эту разность напряжений, тем самым уменьшая уровень синфазных помех, особенно в промышленных условиях; симметричное питание помогает улучшить отношение сигнал/шум.

Получите информацию о товаре за одну минуту! В условиях бурного развития технологий автономного вождения, дронов и робототехники высокоточные и надежные навигационные системы стали «мозгом» интеллектуальных устройств. Технология инерциальной навигации MEMS в сочетании с двухантенной спутниковой навигационной системой I3700запущено Микро-Магия Инкиспользует высокоточные МЭМС-технологии гироскопы, акселерометры, Многорежимные многочастотные GNSS-приемники обеспечивают быструю и высокоточную ориентацию и интегрированные навигационные функции. Устройство в реальном времени вычисляет положение, курс, ориентацию, скорость и другую информацию о несущей, устойчиво к препятствиям и многолучевым помехам, обеспечивая долговременную, высокоточную и надежную навигацию в горных туннелях, городских каньонах, автомобилях, высокоскоростных железных дорогах и других районах. Поддерживает функцию GNSS RTK в реальном времени, предоставляет стандартизированный универсальный пользовательский протокол и обладает хорошей масштабируемостью. Предоставляет удобные навигационные решения для многодоменных приложений во всех сценариях. Одновременно с этим, I3700 прошел защиту IP68 и сертификацию CE, и может нормально работать в суровых условиях, отвечая требованиям надежной конструкции промышленного класса.   Технические характеристики и основные особенности I3700 1.Конструкция антенной решетки MEMS-IMU повышает точность расчета ориентации. Для решения проблемы больших ошибок при вычислении ориентации предложена система вычисления ориентации на основе слияния данных массива MEMS-IMU. Для слияния данных массива MEMS-IMU используется метод оптимизации многоинформационных векторов, а для вычисления ориентации движущегося носителя применяется метод динамического фильтра Калмана. Это позволяет повысить точность вычисления ориентации в сложных динамических движениях. 2.Поддержка приема и обработки сигналов GNSS по всей системе и в диапазоне частот. Встроенный модуль позиционирования с двумя антеннами и направленной GNSS-системой поддерживает все основные мировые спутниковые навигационные системы, обеспечивая высокоточное и быстрое позиционирование и ориентацию. Одновременная совместимость со всеми частотными диапазонами гарантирует оптимальную точность позиционирования в любой точке мира. Встроенный спутниковый приемник обладает высокой помехоустойчивостью и способен обеспечивать точное позиционирование даже в сложных электромагнитных условиях. 3.Высокопроизводительная интегрированная навигация Технология инерциальной навигации + GNSS в сочетании с разработанным нами высокоточным интегрированным навигационным алгоритмом обеспечивает точность горизонтального позиционирования 0,8 см + 1 ppm и точность определения курса 0,2°. Даже при временной потере сигналов GNSS (например, в туннелях или подземных гаражах) стабильные навигационные данные могут непрерывно передаваться через инерциальные датчики (стабильность нулевого смещения гироскопа 2,5°/ч, нулевое смещение ускорения 30 мкг). В то же время алгоритмы слияния данных из нескольких источников поддерживают внешнюю одометрию, доплеровский измеритель скорости (DVL) и другие вспомогательные датчики, повышая надежность локализации в сложных условиях. 4.Гибкая и простая в использовании экосистема интерфейса Полная поддержка интерфейсов: RS232/422, CAN (SAE J1939), сигналы синхронизации PPS, совместимость с дифференциальным доступом 4G DTU, простота подключения к внешним устройствам, таким как LiDAR и камеры. Вывод сообщений NMEA, RTCM, бинарных протоколов и стандарта J1939, с поддержкой различных протоколов для удовлетворения потребностей промышленной и автомобильной связи. 5.Быстрое развертывание и интеллектуальная настройка Режим Plug and Play (PnP) делает использование более гибким, предлагая конфигурации по умолчанию, адаптированные к распространенным сценариям, и поддержку настройки режимов работы одним щелчком мыши (бортовой, судовой, авиационный, базовая станция). Удобный интерфейс разработки, поддерживающий запись данных в реальном времени и визуальную отладку, сокращает цикл интегрированной разработки.   Сценарий применения: Точное обеспечение работы тысяч отраслей. 1. Дроны и беспилотные летательные аппараты: В логистических операциях по распределению и досмотру I3700 обеспечивает позиционирование с точностью до сантиметра и стабильную ориентацию для обеспечения точного управления на сложных траекториях. 2. Интеллектуальное сельское хозяйство: в сочетании с системой автоматического управления сельскохозяйственной техникой погрешность навигации между гребнями составляет менее 2 см, что значительно повышает эффективность посева и внесения удобрений. 3. Исследование океана и беспилотные суда: конструкция с защитой IP68 для работы во влажной среде соленых брызг, функция направленного движения с двумя антеннами для обеспечения точности курса судна, а также помощь в гидрологических исследованиях и научных изысканиях. 4. Промышленные роботы: В сценариях использования автоматизированных транспортных средств на складах и при обработке грузов на заводах отслеживание траектории движения с точностью до миллиметра достигается путем координации с внешними устройствами посредством синхронных функций ввода и вывода.   I3700 предлагает несколько вариантов интерфейса (MI0/MI1/MI2) для удовлетворения потребностей различных отраслей. В стандартный комплект для разработки входит подробный технический документ, а также возможность индивидуальной настройки. Устройство может подключаться к станциям CORS, таким как Qian Xun и Mobile, или создавать собственную опорную станцию ​​RTK для обеспечения высокоточной связи по всей стране.   I3700 точно измеряет окружающий мир и надежно управляет будущим. Независимо от того, являетесь ли вы разработчиком, стремящимся к передовым технологиям, или специалистом, глубоко вовлеченным в отрасль, I3700 — это устройство поможет вам. I3700станет вашим надежным партнером в изучении интеллектуальной навигации.   I3700 Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда к вашим услугам.  

1. Принцип работы и типы акселерометровАкселерометр — это распространённый тип датчика, способный измерять ускорение и угол наклона объектов, и широко используемый в промышленности, здравоохранении, спорте и других областях. Акселерометры обычно состоят из чувствительных элементов, схем обработки сигналов и интерфейсных схем и могут измерять ускорение объекта или обнаруживать изменения в состоянии движения, преобразуя эти данные в электрические сигналы для вывода.В настоящее время на рынке представлены два основных типа акселерометров: аналоговые и цифровые.Характерной чертой цифровых акселерометров является простота их интеграции с цифровыми системами. Однако иногда для достижения более высокой точности, снижения уровня шума и удовлетворения различных требований к динамическому отклику, а также для контроля затрат, мы склонны отдавать предпочтение акселерометрам с аналоговым выходом.На рисунке 1 показана схема обработки сигнала от типичного акселерометра с аналоговым выходом. Как правило, для улучшения интеграции и снижения затрат, выборка АЦП и цифровая фильтрация интегрируются во внутренний микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор.   2. Разработка фильтра нижних частот для сглаживания перед АЦПДобавление фильтра нижних частот для подавления наложения спектров на входе АЦП (аналого-цифрового преобразователя) является важнейшим элементом проектирования системы дискретизации сигнала. Согласно теореме Найквиста, частота дискретизации АЦП fs должна быть как минимум вдвое больше самой высокой частоты fmax сигнала (т.е., fs ≥ 2fmax) для точного воспроизведения исходного сигнала без искажений. Если входной сигнал содержит компоненты с частотами, превышающими fs/2 (называемые частотой Найквиста), эти высокочастотные компоненты будут «встроены» в низкочастотный диапазон, образуя ложные сигналы (наложение спектров). Наложение спектров навсегда загрязняет полезный сигнал и не может быть устранено последующей обработкой. Фактический сигнал может содержать шум или бесполезные высокочастотные компоненты (такие как электромагнитные помехи, гармоники), которые могут превышать fs/2, и даже если сам входной сигнал имеет ограниченную полосу пропускания, процесс дискретизации АЦП (особенно дискретизация) будет вносить шум квантования. Фильтр нижних частот с сглаживанием позволяет уменьшить влияние высокочастотного шума. Фактически, фильтр нижних частот с сглаживанием представляет собой RC-фильтр (резистор-конденсатор), и его частота среза fc обычно устанавливается немного ниже fs/2, но немного выше эффективной полосы пропускания сигнала (например, для акселерометра с полосой пропускания 100 Гц fc выбирается равной 150 Гц), гарантируя, что проходят только сигналы с частотами ниже частоты Найквиста. Если частота тактового сигнала АЦП составляет 2 кГц, то частота среза fc должна быть установлена ​​не выше 1 кГц. Формула для расчета частоты среза fc: fc = 1/(2π×R×C). Использование фильтра нижних частот с сглаживанием позволяет уменьшить фоновый шум и тем самым улучшить разрешение акселерометра. Как правило, при проектировании полоса пропускания ограничивается самой низкой частотой, необходимой для приложения, чтобы максимизировать разрешение и динамический диапазон акселерометра.На практике, если используется ADI ADXL103 или ADXL203, внутренний фильтр нижних частот уже интегрирован. Частота среза (точка -3 дБ) определяется внешним конденсатором C, подключенным к выходному выводу, и только путем параллельного подключения конденсатора к выходному выводу и формирования фильтра нижних частот с внутренним выходным резистором можно достичь функций сглаживания и подавления шума. Схема реального применения показана на рисунке 2, а соответствующий ей fc = 5 мкФ/C.  3. Цифровая фильтрацияАналоговый сигнал проходит через фильтр нижних частот сглаживания и поступает в модуль АЦП. Под воздействием тактового сигнала дискретизации генерируется непрерывный поток данных. При этом данные неизбежно содержат шум. Для фильтрации шума необходимо использовать цифровую фильтрацию для обработки полученных данных. По сравнению с аналоговыми фильтрами, цифровые фильтры обычно имеют более стабильную частотную характеристику, могут точно подавлять внеполосные сигналы, обладают хорошей повторяемостью и могут быть реализованы как программно, так и с использованием аппаратного ускорения КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой) или БИХ-фильтров (фильтров с бесконечной импульсной характеристикой). Цифровая фильтрация может быть как программной, так и реализованной с использованием аппаратного ускорения КИХ- или БИХ-фильтров.Из-за высокого порядка КИХ-фильтров они потребляют больше вычислительных ресурсов и больше подходят для работы на цифровых сигнальных процессорах или высокопроизводительных микроконтроллерах. Выражение их разностного уравнения показано на следующем рисунке.  Для КИХ-фильтра нижних частот 120-го порядка с окном Кайзера затухание в полосе подавления обычно достигает более 60 дБ. По сравнению с БИХ-фильтрами, КИХ-фильтры имеют более широкую полосу перехода и большую групповую задержку, а их отклик в реальном времени не такой быстрый, как у БИХ-фильтров.Если вычислительные ресурсы на встроенной платформе ограничены или для получения более крутой полосы перехода, можно также использовать IIR-фильтры. По сравнению с FIR-фильтрами, IIR-фильтры обладают более высокой вычислительной эффективностью (могут достигать высокой производительности при более низких порядках), имеют нелинейные фазовые переходы и подходят для акселерометров, но могут быть нестабильными. Положения полюсов необходимо тщательно оптимизировать. Общее выражение разностного уравнения для IIR-фильтров показано на следующем рисунке. Эллиптический цифровой фильтр нижних частот IIR 4-го порядка обычно позволяет достичь ослабления в полосе заграждения более чем на 60 дБ при пульсациях в полосе пропускания 0,5 дБ.Иногда, для получения плавного выходного результата, выходные данные в пределах определенного окна вышеупомянутого фильтра подвергаются рекурсивной усредняющей фильтрации для уменьшения влияния шума. Дана последовательность сигналов x[n], содержащая N отсчетов, где n — индекс отсчета (от 0 до N-1). Скользящая усредняющая фильтрация выполняется путем скольжения окна фиксированной длины M по последовательности сигналов и вычисления среднего значения отсчетов внутри окна. Для каждой позиции k скользящего окна отфильтрованный выход y[k] может быть вычислен по следующей формуле: Размер M скользящего окна определяет степень сглаживания. Большее окно может более эффективно сглаживать сигнал, но может привести к задержке отклика; меньшее окно может быстрее реагировать на изменения сигнала, но эффект сглаживания может быть хуже. Обычно, когда частота дискретизации АЦП составляет 2000 Гц, M устанавливается равным 10.

Получите информацию о товаре за одну минуту!В эпоху стремительных технологических изменений точная инерциальная навигация стала ключевым требованием в таких областях, как автономное вождение, аэрокосмическая промышленность и исследование океана. Г-Ф120Хвысокоточная волоконно-оптический гироскопзапущено Микро Магия ИнкБлагодаря своим выдающимся характеристикам и надежности, эта система обеспечивает стабильные и точные навигационные решения для пользователей по всему миру, позволяя отраслям промышленности выйти на новый уровень интеллектуальности.Высокоточный волоконно-оптический гироскоп G-F120H стал лидером в навигационных приложениях благодаря интегрированной конструкции оптических и электронных компонентов. Учитывая вес и габариты изделия, он демонстрирует превосходные инерциальные характеристики. Благодаря использованию передовой интегрированной оптической технологии и электронных схем с замкнутым контуром на базе FPGA, G-F120H обеспечивает более высокую точность, шумоподавление и эффективность по сравнению с аналогичными технологиями. Кроме того, внутренняя функция калибровки дополнительно оптимизирует эффект подавления тепловыделения, а раздельная конструкция электронных устройств и чувствительных к волоконно-оптическому гироскопу кольцевых компонентов обеспечивает широкую адаптивность к различным условиям окружающей среды. Ключевое преимущество: Преодоление технологических барьеров.1.Высочайшая точность, непревзойденная надежность.Стабильность нулевого смещения составляет всего 0,002 °/ч (1σ, 100 с), что обеспечивает высокую согласованность измерений ориентации в течение длительной эксплуатации.Полная повторяемость нулевого температурного смещения ≤0,05°/ч, работа в экстремальных условиях (-40℃ до +65℃) с постоянной активностью. Коэффициент случайного блуждания ≤0,001°/√ч, эффективно подавляющий шумовые помехи и обеспечивающий более чистые выходные данные.2.Прочная конструкция, бесстрашное преодоление трудностей.Благодаря строгим механическим испытаниям обеспечивается точность и надежность работы изделия в сложных условиях. При случайной вибрации (20 Гц ~ 500 Гц, каждая ось вибрирует в течение 15 минут) абсолютное значение смещения нуля во время вибрации и среднее значение смещения нуля до и после вибрации составляет менее 0,05 °/ч. При механическом ударе 30g (полусинусоида, 10 мс) значение изменения нулевого положения до и после удара составляет менее 0,02 °/ч, что гарантирует надежность в условиях высокой динамики, например, на борту и в воздухе.3.Высокоскоростная связь, бесшовная интеграцияПоддерживает двунаправленную последовательную связь RS-422 со скоростью передачи до 460,8 кбит/с и высокой совместимостью. Кадр данных содержит 32-битные корректные данные гироскопа и 14-битные данные температуры, а проверка четности обеспечивает целостность и передачу информации в реальном времени. Сценарии применения расширяют возможности различных областей.(1) Беспилотники и авиация: Обеспечьте точность до градуса (0,05°) для бортовых систем курса и ориентации, чтобы гарантировать безопасность и стабильность полета.(2) Океанская навигация: Идеальный выбор для морских гирокомпасов, обладающих антимагнитной защитой (чувствительность к магнитному полю ≤ 0,02°/ч/Гс) и адаптируемостью к сложной морской среде.(3) Промышленная автоматизация: точное позиционирование (точность 1 см) и измерение скорости (точность 0,03 м/с), обеспечивающие высокоточное управление движением для автоматизированных транспортных средств, роботов и других. Обеспечение качества: определяется техническими стандартами.Серия G-F120H строго соответствует международным техническим спецификациям и предлагает три модели, G-F120H-A/B/C, для удовлетворения требований к точности в различных условиях эксплуатации:(1) G-F120H-C: Флагманская модель с оптимальной стабильностью нулевого смещения и полной повторяемостью температур, подходящая для высокоточных задач аэрокосмического класса.(2) G-F120H-B: Баланс производительности и стоимости, подходит для рынков среднего и высокого ценового сегмента, таких как автомобильная и морская промышленность.(3) G-F120H-A: Экономичный выбор, производительность по-прежнему превосходит отраслевые стандарты, удовлетворяет потребности промышленной автоматизации. Выберите Micro Magic, откройте для себя будущее, основанное на высочайшей точности.Являясь ведущим мировым поставщиком решений в области инерциальной навигации, Микро Магия ИнкДвижущая сила компании – инновации, и она продолжает расширять границы технологий. Г-Ф120Х волоконно-оптический гироскопЭто не просто устройство, а надежный партнер на пути к эре интеллекта. Г-Ф120Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом. --

Датчик с выходным напряжением обычно выдает напряжение в диапазоне 0-5 В или 0-10 В. Если мы решим не использовать внешний АЦП-преобразователь из-за соображений стоимости, а вместо этого будем считывать данные с АЦП-модуля внутри микроконтроллера, но поскольку диапазон напряжения АЦП в STM32 составляет 0-3,3 В, в этом случае нам потребуется схема считывания, показанная на рисунке ниже.На рисунке резисторы R1 и R2 образуют резисторный делитель напряжения, который преобразует входное напряжение в диапазоне от 0 до 5 В в диапазон напряжений приблизительно от 0 до 3 В. Последующий операционный усилитель с последовательным выходным напряжением (rail-to-rail) выполняет функцию согласования импедансов, изолируя датчик от модуля выборки АЦП и уменьшая затухание сигнала. Для предотвращения повреждения схемы модуля АЦП из-за перенапряжения и отрицательного напряжения, к источнику питания и земле добавлены диоды защиты от перенапряжения, обеспечивающие постоянное нахождение входного напряжения модуля АЦП в диапазоне от -0,7 В до 3,3 В + 0,7 В. Одновременно, для подавления влияния высокочастотного шума, перед выборкой АЦП необходимо добавить RC-фильтр нижних частот. Частота среза фильтра нижних частот должна быть выбрана в соответствии с полосой пропускания сигнала. Например, если полоса пропускания сигнала составляет 100 Гц, частоту среза можно установить на 100 Гц или немного выше, например, 1 кГц. Если R2 равно 1,5 кОм, а C1 равно 100 нФ, то частота среза fc приблизительно равна 1 кГц. 

Если связь между сенсорным модулем и пользовательской системой осуществляется с использованием методов UART, SPI или IO, то, как правило, уровень напряжения интерфейса сенсорного модуля составляет 3,3 В, а уровень напряжения пользовательской системы также равен 3,3 В. Обычно возможен прямой способ подключения. Однако, если уровень напряжения интерфейса пользовательской системы составляет 1,8 В или 5 В, то при взаимодействии модуля с однокристальной микрокомпьютерной системой для обмена данными из-за несоответствия уровней напряжения двух взаимодействующих сторон это может привести к сбою связи, обратному току, аномальному потреблению энергии, аномальному напряжению и другим проблемам. В данной статье будут рассмотрены несколько распространенных методов согласования уровней, и пользователи смогут выбрать подходящий в зависимости от конкретной ситуации.1. Используйте микросхемы преобразования уровней.Подайте два необходимых источника питания на обе стороны микросхемы преобразователя, а затем подключите необходимые входные и выходные сигналы преобразователя к входам и выходам микросхемы. Все компоненты преобразования выполняются внутри микросхемы. На следующем рисунке показана схема преобразования уровней с использованием SN74LVC2T45DCTR.Преимуществами этой схемы являются высокая скорость, отличные ходовые качества и простота использования. Недостатками являются относительно высокая стоимость.2. Преобразование уровней с использованием MOSFET или транзисторов.Как показано на рисунке ниже, это двунаправленная схема преобразования уровней.Для начала проанализируем ситуацию, когда данные передаются из напряжения 3,3 В в 5 В. Когда на выводе UART1_TX высокое напряжение, MOSFET Q1 находится в отсечке, а вывод UART2_RX подтянут к напряжению питания. Когда на выводе UART1_TX низкое напряжение, MOSFET Q1 проводит ток, и вывод UART2_RX подтягивается Q1 к низкому уровню напряжения, завершая преобразование уровней.Во-вторых, давайте проанализируем ситуацию, когда данные передаются из диапазона 5 В в 3,3 В. Когда на выводе UART2_TX высокое напряжение, MOSFET Q2 и диод в корпусе находятся в отсечке, а напряжение на выводе UART1_RX подтягивается к высокому уровню резистором R3. Когда UART2_TX выдает низкое напряжение, MOSFET не проводит ток, но диод в корпусе MOSFET понижает напряжение на выводе UART1_RX до низкого уровня. В этот момент Vgs становится больше напряжения включения, и MOSFET проводит ток, еще больше снижая напряжение на выводе UART1_RX.МОП-транзисторы также можно заменить транзисторами.Преимуществом этого решения является его низкая стоимость, а недостатком – то, что скорость передачи данных, как правило, не может превышать 400 кбит/с.3. Использование резисторов для деления напряжения с целью преобразования уровней.В этом решении используется только один тип компонентов — резисторы, как показано на рисунке ниже. Когда модуль уровня 3,3 В отправляет данные вправо, они проходят только через токоограничивающий резистор, и уровень на принимающей стороне клиента находится в допустимом диапазоне. Когда клиент уровня 5 В отправляет данные влево, он использует два резистора для деления напряжения, и напряжение на принимающей стороне слева составляет 5 В * 2 кОм / (1 кОм + 2 кОм) ≈ 3,3 В.Преимуществом этого решения является чрезвычайно низкая стоимость и удобство компоновки печатных плат. Недостатком является слабая управляющая способность и невозможность достижения очень высокой скорости. Как правило, скорость передачи данных, используемая таким образом, не превышает 100 кбит/с.

Получите информацию о товаре за одну минуту! В области промышленной автоматизации и интеллектуального мониторинга точный сбор данных и надежный анализ состояния оборудования являются ключевыми факторами обеспечения безопасности и эффективности производства. ACM1000 цифровой MEMS-датчик вибрации запущено Микро-Магия ИнкБлагодаря высокой точности, возможности вывода многопараметрических данных и хорошей адаптивности к условиям окружающей среды, этот прибор стал идеальным выбором в области мониторинга вибраций. ACM1000 использует малошумный, малодрейфовый и маломощный трехосевой MEMS-датчик с высокочастотными и малошумными характеристиками, что особенно подходит для приложений высокоточного измерения вибрации. Он позволяет максимально быстро обнаруживать неисправности оборудования в системах мониторинга состояния техники. Изделие не только обладает превосходными характеристиками, но и отличается чрезвычайно низким энергопотреблением. Кроме того, этот датчик обеспечивает точное и надежное измерение наклона в условиях сильных ударов и вибрации без насыщения датчика. К основным преимуществам продукта ACM1000 относятся следующие аспекты:1.Многопараметрическое интегрированное измерениеACM1000 может одновременно выдавать данные о скорости вибрации (0-50 мм/с), угле вибрации (0-180°), амплитуде (смещение 0-30 мм), частоте вибрации (1-100 Гц) и температуре по трем осям (X, Y, Z), полностью удовлетворяя требованиям мониторинга состояния вибрации оборудования.2.Высокая точность и низкий уровень шумаБлагодаря использованию технологии цифровой фильтрации и монокристаллических кремниевых емкостных датчиков, эффективно снижаются шумовые помехи, а точность измерений достигает следующих значений: скорость вибрации: ±1 мм/с; угол вибрации: ±0,001°/с; смещение вибрации: ±0,001 мм.3.Прочная конструкция промышленного классаШирокий диапазон рабочих температур (-40℃~+85℃), подходит для экстремальных условий эксплуатации. Выдерживает ударную нагрузку до 20000g и вибрацию до 10gr, соответствует требованиям жестких промышленных условий. Среднее время безотказной работы ≥45000 часов обеспечивает стабильную и надежную работу системы.4.Гибкая конфигурация и простая интеграцияПоддерживает множество интерфейсов, таких как RS232/RS485/TTL/RS422/CAN, совместим с протоколом Modbus. Можно установить адресные коды (0x01~0xFF), что поддерживает многосенсорное сетевое взаимодействие и многоточечный мониторинг. Встроенное магнитное основание и отверстия для винтового крепления облегчают установку. Точно отслеживайте каждую вибрацию, предотвращайте проблемы до их возникновения и способствуйте развитию промышленной аналитики. Выберите... ACM1000 Оснастите свое оборудование системой «Умный глаз»!  ACM-1000Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом. --