Для обмеження смуги частот вихідного аналового сигналу до кожного виходу датчика необхідно підключити конденсатор, який разом з внутрішнім резистором є фільтром низьких частот (ФНЧ). Ємність конденсатора Cfit можна визначити з відношення для частоти зрізу ФНЧ:
(6)
де - частота зрізу ФНЧ на рівні -3ДБ, Гц
4.3.Характеристики акселерометру ADXL330
При розробці систем керування з об’єктами, які використовують акселерометри серії ADXL, слід врахувати, що звуження смуги частот вихідного сигналу дозволяє збільшити точність вимірювання завдяки зменшенню впливу внутрішніх шумів вимірювальної системи. В системах вимірювання прискорення прийнято використовувати одиниці, які є похідними від прискорення вільного падіння .
Середнє квадратичне значення рівня шуму на виході мікросхеми ADXL330 визначається відношенням:
(7)
де n – спектральна щільність шуму, виражена в міліонних долях прискорення вільного падіння ; BW- ширина смуги частот вихідного сигналу на рівні 3дБ; k- технологічний параметр, який для ADXL330 є рівним 1.6.
Середнє квадратичне і квазіпікове значення рівня шуму на виході вимірювання прискорень із застосуванням акселерометра ADXL330, розраховані для різних значень ширини смуги частот вихідного сигналу відповідно за виразами (6) і (7), приведені в таблиці 3.
Таблиця 3
Рівень шуму на виході системи вимірювання прискорень ADXL330
Смуга частот вихідного сигналу Гц
1
10
50
100
200
500
Ємність конденсатора фільтру мкФ
4.7
0.47
0.10
0.05
0.027
0.01
Середнє квадратичне значення шуму,
x, y
0.35
1.12
2.50
3.54
5.01
7.92
z
0.44
1.4
3.13
4.43
6.25
9.90
Квазіпікове значення шуму (x,y)
1.40
4.48
10.00
14.16
20.04
31.68
Спектральна щільність шуму для вимірювальних каналів x і y мікросхеми ADXL330 однакова і складає (при напрузі живлення 3В) а для каналу z - [1].
Квазіпікове значення шуму з вірогідністю 95% не перевищує 4N. При збільшенні напруги живлення рівень вихідного сигналу збільшується пропорційно цій зміні, а відносно рівня шуму зменшується, таким чином він залежить від температури нагріву електронних компонентів і залишається практично незмінним.
Значення вихідних сигналів ADXL330 в статичному режимі в залежності від орієнтації мікросхеми показано на рис. 24.
Сила при тяжіння землі
4.4. Особливості монтажу
При монтажі мікросхеми акселерометра ADXL330 необхідно дотримуватись обережності в зв’язку з мініатюрними розмірами корпусу. Для монтажу цього акселерометра розроблена спеціальна технологія пайки із застосуванням припою з великим вмістом свинцю, або пайки чистим свинцем. Весь цикл пайки здійснюється за 8 хвилин із заданою швидкістю підігріву і закінчуючи охолодженням, а також з фіксованою довжиною періоду максимального нагріву з обмеженням температури в 260 градусів. Технологія пайки наведена в технічному описі мікросхеми [1].
Всі виводи мікросхеми повинні бути припаяні до плати для забезпечення великої жорсткості конструкції і точності вимірювання.
Всі виводи напруги живлення і виводи загальної шини повинні бути з’єднані між собою зовнішніми проводами. Для розв’язки по колу живлення поблизу виводу мікросхеми між загальною шиною та шиною живлення необхідно поставити конденсатор ємністю 0.1 мкФ. При наявності на платі інших схем, які можуть утворювати шуми, рекомендується в коло живлення акселерометра додатково включати резистор з опором 100 Ом або дросель з ємністю фільтру по колу живлення до 1 мкФ.
Калібровку і повірку акселерометра ADXL330 здійснюють за допомогою входу ST (рис 21, табл. 1). В режимі тестування на вхід ST необхідно подати напругу живлення . Подача цієї напруги приводить до появи між підложкою і рухомим вузлом електростатичної сили, яка зміщує рухому частину електромеханічного вузла блоку сенсорів по трьом просторовим осям. В результаті сигнал на виході кожного каналу буде змінений наступним чином. При напрузі живлення 3В сигнал на виході каналу Х змінюється на (-150 мВ), що еквівалентно прискоренню
(-0.5 g). Сигнал на виході каналу У зміниться на (+150 мВ), що еквівалентно прискоренню (-0.5 g). а на виході каналу (Z – 60 мВ), що еквівалентно прискоренню (-0.2 g).
В робочому режимі вихід ST може залишатись вільним або бути підключеним до загальної шини. Необхідно, щоб напруга на цьому виході не перевищувала (Vs +0.3).Для гарантованого обмеження напруги на виході ST акселерометра доцільно підключати діод у прямому підключенні з малим падінням напруги на pn –переході між виводом ST і шиною живлення Vs.
Висновки
В ході виконання курсової роботи були розглянуті питання про застосування мікромеханічних акселерометрів на рухомому об’єкті, автомобілі. Представлені кінематичні схеми, блок схеми акселерометрів різних видів, схеми чутливих елементів, ресорних підвісів, розглянуто принцип дії акселерометрів, приведені таблиці з технічними характеристиками, графіки вихідних сигналів. Представлені рисунки із схемами застосування та розташування акселерометрів на автомобілі з чітким поясненням відповідності роботи та завдання кожного з них.
Мікромеханічні прилади по своїй природі є мініатюрними приладами, тому представлені матеріали, що дають змогу зрозуміти, технологію виробництва акселерометрів, зокрема технологію та методи вирощування кристалів.
Найбільш важливим є вимірювання мікропереміщень, тому розглянуто методи вимірювання згідно яким зроблено висновок, щодо кращих методів вимірювання мікропереміщень чутливих елементів мікромеханічних приладів, один з яких є вимірювання за допомогою ємнісного перетворювача.
5. Організаційно-економічний розділ
Вступ
В двадцять першому столітті мікромеханіка знайшла застосування в дуже багатьох галузях промисловості і народного господарства. Але найчастіше своє застосування вона знаходить у приладах навігації.
Прилади навігації – це прилади до яких відносять належну увагу, адже найголовнішим в приладах навігації є точність вимірювання, чутливість, діапазон вимірювання.
На сьогодні на ринку споживаннямікромеханічних приладів приладів існує досить жорстока конкуренція і від того, як твій прилад буде виміряти вимірювальний параметр , який показник рівня технічної якості, кількість часу, який буде витрачено на розробку, суми, яку даний прилад буде коштувати, буде залежати попит на виготовлення даного приладу.
В даному економіко-технологічному розділі представлена оцінка рівня якості, спланований графік НДДКР та розраховано кошторис НДДКР. [6]
5.1. Оцінка рівня якості виробу
5.1.1. Вихідні положення
Оцінка рівня якості приладу проводиться з метою порівняльного аналізу і визначення найефективнішого в технічному відношенні варіанта інженерного рішення. Така оцінка проводиться на стадіях створення нової і модернізації діючої техніки, при впровадженні її в виробництво, у процесі проведення функціонально-вартісного аналізу тощо.
На різних етапах оцінка рівня якості виробу має свої особливості.
На стадії створення нових або модернізації діючих виробів (при проведенні функціонально-вартісного аналізу) коли за варіантами, що підлягають розгляду, недостатньо інформації щодо кількісної характеристики властивостей виробу, узагальнюючий показник рівня якості - коефіцієнт технічного рівня () розраховується для кожного варіанту інженерного рішення за формулою:
; (8)
де -коефіцієнт вагомості і-го параметра якості в сукупності прийнятих для розгляду параметрів якості;
- оцінка і-го параметра якості j-го варіанта виробу в балах;
- кількість параметрів виробу, які прийняті для оцінки.
Кращим варіантом інженерного рішення виробу з прийнятих до розгляду є варіант, якому відповідає найбільше значення коефіцієнта технічного рівня
(9)
де - кількість варіантів інженерних рішень, які були прийняті для
порівняльної оцінки.
При наявності кількісної характеристики властивостей виробу коефіцієнт технічного рівня можна визначити за формулою:
(10)
де - відносний (одиничний) і-й показник якості j-ого варіанта виробу.
Далі наведемо порядок розрахунку та.
5.1.2. Обґрунтування системи параметрів виробу і визначення відносних показників якості
На основі даних про зміст основних функцій, які повинен реалізовувати виріб, вимоги замовника до них, а також умов, які характеризують експлуатацію виробу, визначають основні параметри виробу (приладу, засобів обчислювальної техніки, програмного продукту), які будуть використані для розрахунку коефіцієнта технічного рівня виробу. Система параметрів, що прийнята до розрахунків, повинна достатньо повно характеризувати споживчі властивості виробу (його призначення, надійність, економне використання ресурсів, стандартизація тощо). Чим більше параметрів прийнято для оцінки рівня якості, тим точніша буде оцінка. У будь-якому випадку кількість параметрів повинна бути не менше шести. Основні параметри виробу повинні бути достатньо охарактеризовані.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
