Проектирование акселерометра

В моделях без обратной связи по положению только 42 ячейки датчика используются в схеме измерения ускорения. Акселерометры представляют собой датчики линейного ускорения и в этом качестве широко используются для измерения углов наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации.

При изменении скорости движения датчика в результате действия инерционных сил происходит деформация пленки. Примером объемного датчика может служить NAC-201/3 компании Lucas NovaSensor , предназначенный для применения в системах управления надувными подушками безопасности автомобилей. Эта балка смещается примерно на 3 мкм в том же направлении, что и масса при столкновении автомобиля с препятствием. Интегральные датчики ускорения объемной конструкции имеют ряд недостатков.

В то же время в датчике объемной конструкции только на размещение чувствительного элемента требуется от 6,5 до 16 мм2 площади кристалла. Весь кристалл акселерометра размером 3,05 3,05 мм занят главным образом схемами формирования сигнала, которые окружают миниатюрный датчик ускорения размером 1ґ1 мм, расположенный в его центре.

Фактически датчик имеет 54 элементарных ячейки для измерения ускорения, но для простоты рисунок показывает только одну ячейку. Фазочувствительный демодулятор преобразует этот сигнал в низкочастотный (полосой от 0 до 1000 Гц), характеризующий величину и знак ускорения. Это напряжение создает электростатические силы между подвижной и неподвижной обкладками, которые стремятся установить инерционную массу в исходное состояние.

Интересное применение акселерометров с малым значением максимального измеряемого ускорения (и, соответственно, высокой чувствительностью) — определение угла наклона относительно горизонта. Поперечная чувствительность характеризует способность датчика преобразовывать в электрический сигнал ускорение, направленное под углом 90° к оси чувствительности датчика (поперечное).

Предельное разрешение в основном определяется уровнем шума измерения, который включает внешний фоновый шум и шум собственно датчика. Этапы разработки конструкции и технологии изготовления ячейки датчика ускорения емкостного типа. Назначение акселерометра, выбор печатной платы, способы пайки, особенности сборки и монтажа. Функционально-стоимостной анализ ячейки датчика ускорения.

Они находят широкое применение на транспорте, в медицине, в промышленных системах измерения и управления, в инерциальных системах навигации. Пленочные пьезоэлектрические датчики ускорения выполняются на основе многослойной пьезоэлектрической полимерной пленки. Многослойная пленка закреплена на подложке из окиси алюминия , и к ней присоединена инерционная масса из порошкового металла.

Шум, содержащийся в выходном сигнале акселерометра, определяет разрешающую способность устройства, важную при определении малых ускорений

Это позволяет измерять переменные ускорения со сравнительно низкой частотой. Они не могут контролировать постоянные ускорения и гравитационные силы. Основная область применения — схемы управления надувными подушками безопасности. Два полумоста соединяются в мостовую схему. Когда происходит столкновение автомобиля с препятствием, масса движется вниз, изгибая балки c, d, e и вызывая деформацию пьезорезисторов.

Датчики этого типа имеют плохую повторяемость характеристик в серийном производстве, высокую чувствительность к изменению температуры и давления. Инерционная масса датчика ускорения при изменении скорости перемещения кристалла смещается относительно остальной части кристалла.

Что еще посмотреть:

  • Когнитивная терапия Бека. Как выйти из депрессииКогнитивная терапия Бека. Как выйти из депрессииКогнитивная терапия Бека. Как выйти из депрессии. Шкала безнадёжности Бека включает 20 вопросов оценивающих негативные переживания по поводу будущего. В этом опроснике содержатся группы […]
  • Первый, второй, третий период родовПервый, второй, третий период родов3 период родов заканчивается рождением ребенка. После рождения плода начинается третий период родов — последовый. Преждевременным считается отхождение вод до начала родовой деятельности, […]
  • Стратегия и бизнес-модельСтратегия и бизнес-модельБизнес-модель компании призвана обеспечить эффективность стратегии с точки зрения получения прибыли. Бизнес-модель - это метод ведения дел, с помощью которого компания содержит себя, т.е., […]