Микромеханические системы и элементы

Микромеханические системы и элементы
Автор книги:     Оценка: 0.0     Голосов: 0     Отзывов: 0 139 руб.     (1,95$) Читать книгу Купить и скачать книгу Купить бумажную версию Электронная книга Жанр: Техническая литература Правообладатель и/или издательство: Автор Дата публикации, год издания: 2018 Дата добавления в каталог КнигаЛит: ISBN: 978-5-97060-000 Скачать фрагмент в формате   fb2   fb2.zip Возрастное ограничение: 16+ Оглавление Отрывок из книги

Описание книги

Эволюционное развитие техники подошло к рубежу крупных изменений; открылись новые интересные задачи – разведка полезных ископаемых, предсказание землетрясений, сверхточное измерение положений железнодорожных путей и нефтепроводов, инновации в медицинской технике и др. В четырех тематических главах книги рассматриваются измерительные и силовые электронные датчики в современном исполнении микроэлектромеханических систем (МЭМС). В соответствии с вызовами времени упор в книге сделан на импортозамещение электронных компонентов. Благодаря им система навигационных спутников третьего поколения позволяет определять координаты объектов на поверхности Земли с точностью до единиц сантиметров. Благодаря инновациям сравнение показаний двух приемников спутниковых сигналов, установленных на расстоянии в несколько метров друг от друга, позволяет получить информацию о повороте объекта вокруг вертикальной оси. Такая система заменяет десятки тысяч рабочих мест предприятий, выпускающих гироскопы для самолетов и морских кораблей. Разработчик радиоэлектронной аппаратуры, сосредоточенный на внимании к нетрадиционным областям применения электронных приборов, благодаря проверенному материалу найдет с помощью книги инновационные решения для контроля значений сил, приложенных к основанию, определение параметров движения основания (углы поворота основания, проекции вектора угловой скорости и т. д.). Области применения электронных датчиков в бытовом исполнении – указание курса, направления (гирополукомпасы) вращения, стабилизация катеров, гироскутеров, квадроциклов, квадрокоптеров, внедорожников, электромобилей и даже сотовых телефонов, определение уровня при производстве строительных работ, техники и научных исследований динамики сдвига грунтовых оснований. Наземные маркшейдерские гирокомпасы применяют при прокладке туннелей метро и железнодорожного транспорта, инклинометры – для определения формы буровых скважин, а также в качестве компасов в военном деле – в самолето- и вертолетостроении, для управления полетом ракет, при стабилизации стволов танковых орудий и в орудийных прицелах зенитной артиллерии. В книге даны справочные данные, а также показаны инновационные инженерные разработки новых датчиков. Для специалистов отрасли и широкого круга читателей.

Оглавление

Андрей Кашкаров. Микромеханические системы и элементы

К читателю

Меры безопасности

Авторские права

Преимущество технологии МЭМС

1. Гироскопы и акселерометры

1.1. Описание и принцип действия гироскопа

1.1.1. Самый простой гироскоп

1.1.2. Виды гироскопов и практическое применение

Неконтактные гироскопы

Перспективы развития

1.2. МЭМС-гироскопы

1.2.1. Одноосевой МЭМС-датчик угловой скорости (гироскоп) с вибрирующим кремниевым кольцом

Принцип действия системы гироскопа

1.2.2. Емкостной трехосевой МЭМС-акселерометр с цифровым выходом

1.3. Технологии 3D-МЭМС

1.3.1. Преимущества технологии «3D-МЭМС»

1.3.2. Принцип действия емкостного акселерометра

Концепция гетерогенной Chip-on-MEMS-интеграции МЭМС-элементов и интегральных микросхем

1.4. Производители МЭМС-акселерометров

1.5. Перспективные разработки в области МЭМС

1.5.1. Электронный демпфер осадок

1.5.2. Простой прототип электронного демпфера осадок

Контроллер смещения несущих конструкций

2. Магниточувствительные элементы и тензорезисторы

2.1. Возможности магниточувствительных элементов

2.2. Преобразователь магнитного поля

2.2. Магниторезисторы

2.2.1. «Монолитные» магниторезисторы

Применение магниторезисторов

2.3. Датчик Виганда

2.4. Магниточувствительные и магнитоуправляемые интегральные схемы

2.4.1. Магниточувствительные интегральные схемы

2.4.2. Магниточувствительные микросхемы

Магниточувствительные ИС и микросхемы серии SS490

Магниточувствительные микросхемы AD22151

Магниточувствительные микросхемы серии HAL400

Программируемые МЧМС типа HAL800

Практика применения магниточувствительных микросхем

2.4.3. Магнитоуправляемые интегральные схемы

Магнитоуправляемые микросхемы серии К1116КП

2.5. Перспективы и тенденции развития магниточувствительных и магнитоуправляемых микросхем

2.6. Магниточувствительные датчики перемещения

2.6.1. Магнитные датчики линейного перемещения

2.6.2. Координаточувствительные магнитные датчики

2.6.3. Устройства для определения вектора магнитного поля с применением феррозондов

2.6.4. Ориентационный МЭМС-датчик угла наклона

Миниатюрный ориентационный датчик угла APS544

2.7. Тензорезисторы

2.7.1. Тензорезисторы как современное решение для разработчиков-метрологов

2.7.2. Преимущества тензорезисторов

2.7.3. Примеры практических электронных модулей для работы с тензорезисторами

2.7.4. Характеристики и особенности тензорезисторов

2.7.5. Практика применения

2.8. Полупроводниковые терморезисторы на основе синтетического монокристалла алмаза

3. Магнитоэлектронные датчики

3.1. Магнитострикционные датчики

3.1.1. Устройство и принцип работы магнитострикционных датчиков

3.1.2. Магнитострикционные датчики разных производителей

Датчики компании Megatron

Датчики компании ASM

3.1.3. Магнитострикционные датчики линейного перемещения

LTX250M-R10-LU0-X3-H1151

Принцип действия датчика LTX-R10

Принцип действия датчиков Balluff Micropulse

3.2. Энкодеры

Применение измерительных дисков с энкодерами

3.3. Ультразвуковые датчики

Общие технические характеристики

Схемы защиты

Исполнение корпуса и угол излучения ультразвуковых датчиков

3.4. Оптические датчики и световые завесы

3.4.1. Световая завеса

3.4.2. Оптические датчики: исполнение корпуса LT3 и LG5/LG10

3.4.3. Оптические датчики MINI-ARRAY TM – измерительные световые завесы

3.5. Практические конструкции магнитоэлектронных датчиков

Идеи для практического применения

Технические условия и характеристики

3.6. Миниатюрный датчик наклона и сотрясения

Варианты практического применения

3.7. Датчик детонации на основе петли Виганда

4. Устройства считывания информации и взаимосвязи с датчиками

4.1. Системы обработки данных

4.2. Интерфейсная техника

4.3. Устойчивость микромагнитоэлектронных систем к электромагнитному импульсу

Литература

Отрывок из книги

Монтировать, обслуживать и эксплуатировать устройства, рассмотренные в этой книге и рекомендуемые к повторению, могут ответственные радиолюбители. Это лица, ознакомленные со всеми предупреждениями и замечаниями по безопасности, а также эксплуатационными и монтажными процедурами, изложенными в соответствующих инструкциях по охране труда и наставлениях (руководствах) по электробезопасности:

• лица, прошедшие обучение и получившие полномочия на монтаж, обслуживание и эксплуатацию электро- и радиооборудования и микромагнитоэлектронных систем с учетом требований правил техники безопасности;

.....

Кроме перечисленных выше типов гироскопов, проводятся работы над ионными, ядерными и другими типами гироскопов. Отрадно заметить, что исследовательские разработки в этой области по состоянию на 2017 год осуществляют всего 5 стран в мире, и Россия в их числе. Созданы весьма точные гироскопические системы, повысился интерес к применению гироскопической техники в невоенной сфере. Прогресс в области высокоточной спутниковой навигации GPS сделал ненужными автономные средства навигации в тех случаях, когда сигнал со спутника может приниматься непрерывно. Система навигационных спутников третьего поколения позволяет определять координаты объектов на поверхности Земли с точностью до единиц сантиметров. При этом отпадает необходимость в использовании даже курсовых гироскопов, ибо сравнение показаний двух приемников спутниковых сигналов, установленных на расстоянии в несколько метров, к примеру, на крыльях самолета, позволяет получить информацию о повороте самолета вокруг вертикальной оси. С начала XXI века внимание инженеров-разработчиков в области гироскопии сосредоточено на поиске нетрадиционных областей применения устройств. Разведка полезных ископаемых, и предсказание землетрясений, и сверхточное измерение положений железнодорожных путей и нефтепроводов, медицинская техника и многое другое.

Если гироскоп подвергается воздействию угловой скорости, то на кольцо действуют силы Кориолиса: по касательной к периметру кольца относительно главных осей. Эти силы деформируют кольцо, что вызывает радиальное движение вторичных снимающих преобразователей. Данное движение, определяемое на вторичных снимающих преобразователях, пропорционально прилагаемой угловой скорости. При этом двухполосный сжатый передающий сигнал демодулируется с учетом основного движения. В итоге получается низкочастотный компонент, который пропорционален угловой скорости.

.....

Подняться наверх