Как выбрать подходящий инерциальный датчик

Основные положения

Продукт: Датчики контроля угла наклона

Функции:

- Мониторы позволяют контролировать углы наклона крупных наружных рекламных конструкций, объектов инфраструктуры и строительства.

- Обеспечивает передачу данных в режиме реального времени через GPRS для удаленного мониторинга.

- Работает от солнечной энергии, что снижает потребность во внешних источниках питания.

- Обеспечивает высокую достоверность данных при минимальных затратах трудовых ресурсов.

- Предлагает низкую стоимость, простоту установки и обслуживания.

Приложения:

- Наружная реклама: Мониторинг наклона больших рекламных щитов и вывесок для обеспечения оптимальных углов отображения.

- Инфраструктура: рельсы наклоняются на мостах, зданиях и плотинах для выявления любых структурных проблем.

- Строительство: осуществляет мониторинг наклона тяжелой техники во время работы для оценки безопасности и производительности.

Преимущества:

- Высокая точность и мониторинг углов наклона в режиме реального времени.

- Снижает зависимость от ручной проверки и традиционных методов мониторинга.

- Простая интеграция в существующие системы мониторинга.

- Низкое энергопотребление, экологичная конструкция с питанием от солнечной энергии.

- Надежная работа в различных условиях окружающей среды, включая температуру и влажность.

Инерциальный измерительный блок (ИМБ) — это интегрированный набор датчиков, объединяющий несколько акселерометров и гироскопов для выполнения трехмерных измерений удельной силы и угловой скорости относительно инерциальной системы отсчета. Однако в последние годы ИМБ стал общим термином, используемым для описания различных инерциальных систем, включая системы определения ориентации и курса (AHRS) и инерциальные навигационные системы (ИНС). Сам по себе ИМБ не предоставляет никаких навигационных решений (определение положения, скорости, ориентации).

Как правило, инерциальные датчики можно разделить на следующие три категории по характеристикам:

Морские и навигационные инерциальные навигационные системы: Морские инерциальные навигационные системы — это самый высокий уровень коммерческих датчиков, используемых на кораблях, подводных лодках и иногда на космических аппаратах. Эта система может обеспечить навигацию без посторонней помощи с дрейфом менее 1,8 км/день. Стоимость таких датчиков может достигать 1 миллиона долларов. Производительность навигационных инерциальных навигационных систем несколько ниже, чем у морских инерциальных навигационных систем, и обычно они используются на коммерческих и военных самолетах. Их дрейф составляет менее 1,5 км/ч, а цена может достигать 100 000 долларов.

Тактические и промышленные инерциальные датчики: Тактические и промышленные датчики являются наиболее разнообразными среди этих трех типов датчиков, способными решать различные задачи, связанные с производительностью и стоимостью, и их рыночные возможности огромны. Эта категория используется во многих приложениях, требующих получения высокоточных данных при меньших затратах для массового производства, и часто встречается в автоматических газонокосилках, роботах-доставщиках, дронах, сельскохозяйственных роботах, мобильных промышленных роботах и ​​автономных судах.

Датчики потребительского класса: на коммерческом рынке эти датчики обычно продаются в виде отдельных акселерометров или гироскопов. Многие компании начали объединять несколько акселерометров и гироскопов от разных производителей для создания независимых инерциальных измерительных блоков (IMU).

Выбор подходящего инерциального датчика (например, акселерометра, гироскопа, магнитометра или комбинированного IMU/AHRS) требует всестороннего учета множества факторов, включая сценарии применения, параметры производительности, условия окружающей среды и стоимость.

1.Уточните требования к заявке.

Динамический диапазон: Определите максимальное ускорение или угловую скорость, которые должен измерять датчик (например, для высокоскоростного маневрирования дрона требуется гироскоп с большим диапазоном измерений).

Требования к точности: Для высокоточной навигации (например, в системах автономного вождения) необходимы датчики с низким уровнем шума и низким смещением.

Частота обновления: Для мониторинга высокочастотной вибрации требуется частота дискретизации >1 кГц, в то время как для традиционного отслеживания движения может потребоваться всего 100 Гц.

Ограничение по энергопотреблению: для носимых устройств требуется низкое энергопотребление (например, MEMS-акселерометры с уровнем шума ± 10 мг), в то время как для промышленных устройств допустимы более низкие значения.

Метод интеграции: Вам нужен инерциальный измерительный блок (IMU, 6 осей) или система автоматического определения ориентации (AHRS, с расчетом положения)?

2.Ключевые параметры производительности

Акселерометр:

Диапазон измерений: от ±2 г (измерение наклона) до ±200 г (обнаружение удара).

Плотность шума:< 100 мкг/√Гц (высокая точность) против >500 мкг/√Гц (низкая стоимость).

Полоса пропускания: Она должна охватывать самую высокую частоту сигнала (например, для механической вибрации может потребоваться >500 Гц).

Гироскоп:

Стабильность при нулевом смещении: < 1°/ч (волоконно-оптический гироскоп) против 10°/ч (промышленные MEMS-устройства) против 1000°/ч (бытовой класс).

Угловое случайное блуждание (ARW): <0,1°/√ч (тактический уровень) против 5°/√ч (потребительский уровень).

Диапазон: от ±300°/с (обычный режим) до ±2000°/с (высокоскоростное вращение).

Магнитометр:

Чувствительность: 0,1 мкТл/LSB (высокоточная навигация) против 0,5 мкТл/LSB (универсальный уровень).

Ортогональная ошибка:<1° (уменьшает влияние помех от мягкого железа).

3.Экологическая адаптивность

Диапазон рабочих температур: промышленный класс (-40°C~85°C) против потребительского класса (0°C~70°C).

Антивибрационная/ударопрочность: Например, автомобильная электроника должна пройти испытание на вибрацию при перегрузке 5g RMS.

Степень защиты: IP67/IP68 (для использования на открытом воздухе или во влажной среде).

4.Интерфейс и энергопотребление

Цифровые интерфейсы: SPI/I2C (встроенные системы), CAN (автомобильная промышленность), UART (простая связь).

Напряжение питания: 3,3 В (низкое энергопотребление) против 5 В (отраслевой стандарт).

Потребляемая мощность: < 1 мА (от батарейного устройства) против неограниченного тока (от проводного источника питания).

Компания Micro-Magic Inc. — высокотехнологичная компания, специализирующаяся на производстве, разработке и исследованиях и разработках инерциальных датчиков автомобильного и промышленного класса. Ассортимент инерциальных датчиков компании включает в себя различные серии продуктов, такие как акселерометры, гироскопы, магнитометры, инклинометры, инерциальные измерительные блоки (IMU), датчики вертикальной развертки (VRU), системы автоматической развертки (AHRS) и интегрированные навигационные системы INS+GNSS. За годы работы продукция компании получила широкое применение в различных областях, включая автомобильную, аэрокосмическую, морскую промышленность, промышленную автоматизацию и медицинское оборудование. Продукция компании отличается высокой точностью, низким энергопотреблением, малыми размерами и высокой надежностью и широко используется в таких областях, как управление ориентацией, навигационные системы, отслеживание движения и анализ вибраций. В то же время Micro-Magic Inc. стремится предоставлять клиентам индивидуальные решения, отвечающие специфическим потребностям различных отраслей.