ПРИСТРОЇ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЄМНОСТІ МІКРОМЕХАНІЧНИХ ДАВАЧІВ НАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМ МОБІЛЬНИХ РОБОТІВ ТА ЇЇ ВІДХИЛЕННЯ ВІД НОМІНАЛЬНОГО ЗНАЧЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.26642/tn-2016-3(78)-93-103Ключові слова:
електрична ємність, мікромеханічний давач, відхилення від номінального значення, AD7745, CAV414, мікроконтролер ADuCM360Анотація
Розглянуто методи побудови пристроїв для вимірювання електричної ємності мікромеханічних давачів (акселерометрів та гіроскопів) навігаційних систем мобільних роботів та її відхилення від номінального значення. Запропоновано модифіковану схему сигма-дельта модулятора, в якій реалізовано пряме підключення ємнісного давача до сигма-дельта перетворювача, що забезпечує підвищення розділової здатності, точності та лінійності перетворення. Крім того, такий інтерфейс нечутливий до величини ємності між виводами давача та спільним проводом або до струму витоку на спільний провід. Запропоновано варіанти розширення як номінального значення досліджуваної ємності, так і діапазону перетворення відносного відхилення ємності від номіналу з використанням двох інтеграторів. Розроблено варіанти схемної реалізації пристроїв для вимірювання відхилення електричної ємності мікромеханічного давача від номінального значення на основі закінчених інтегральних мікросхем AD7745/AD7746 і AD7747 фірми Analog Devices та CAV414/424 фірми Analog Microelectronics, а також прецизійного аналогового мікроконтролера ADuCM360/CM361 фірми ARM Limited.Посилання
Anchurin, S.A., Maksimov, V.N., Morozov, E.S., Golovan', A.S. and Shilov, V.F. (2011), “Blok inertsial'nykh datchikov”, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 1, pp. 50–53.
Belous, A.I., Emel'yanov, V.A., Drozd, S.E., Konnov, E.V., Mukhurov, N.I. and Plebanovich, V.A. (2008), “Skhemotekhnicheskoe konstruirovanie BIS preobrazovatelya emkost'-napryazhenie dlya mikroelektromekhanicheskikh datchikov”, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 8, pp. 15–19.
Brikhta, M. (2006), “Preobrazovateli emkosti v tsifrovoy kod na osnove sigma-del'ta modulyatora”, Komponenty i tekhnologii, Vol. 1, pp. 34–36.
Verner, V.D., Mal'tsev, P.P., Reznev, A.A., Saurov, A.N. and Chaplygin, Yu.A. (2008), “Sovremennye tendentsii razvitiya mikrosistemnoy tekhniki”, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 8, pp. 2–6.
Konoplev, B.G., Lysenko, I.E. and Polishchuk, E.V. (2008), Integral'nyy mikromekhanicheskiy giroskop-akselerometr na osnove uglerodnykh nanotrubok, Patent RF No. 2334237.
Korolev, M.A., Tikhonov, R.D. and Chaplygin, Yu.A. (2003), “Integrirovannye mikrosistemy – perspektivnye elementy mikrosistemnoy tekhniki”, Mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 7, pp. 6–7.
Lysenko, I.E. (2005), Proektirovanie sensornykh i aktyuatornykh elementov mikrosistemnoy tekhniki, TRTU, Taganrog, 103 p.
Lysenko, I.E. (2007), Integral'nyy mikromekhanicheskiy giroskop-akselerometr, Patent RF No. 2293338.
Peyton, A.Dzh. and Volsh, V. (1994), Analogovaya elektronika na operatsionnykh usilitelyakh, BINOM, Moscow, 352 p.
Pogalov, A.I., Timoshenkov, V.P., Timoshenkov, S.P. and Chaplygin, Yu.A. (1999), “Razrabotka mikrogiroskopov na osnove mnogosloynykh struktur kremniya i stekla”, Mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 1, pp. 36–41.
Prokof'ev, I.V. and Tikhonov, R.D. (2011), “Nano- i mikrosistemy dlya monitoringa parametrov dvizheniya transportnykh sredstv”, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, Vol. 12, pp. 48–50.
Raspopov, V.Ya. (2007), Mikromekhanicheskie pribory, Mashinostroenie, Moscow, 400 p.
Rudyk, A.V. (2016), “Integral'ni peretvorjuvachi vidhylennja elektrychnoi' jemnosti vid nominal'nogo znachennja”, Proceedings of the 8-th International SPC “Suchasni problemy i dosjagnennja v galuzi radiotehniky, telekomunikacij ta informacijnyh tehnologij”, ZNTU, Zaporizhzhia, Ukraine, pp. 67–68.
Sharapov, V.M., Musienko, M.P. and Sharapova, E.V. (2006), P'ezoelektricheskie datchiki, Tekhnosfera, Moscow, 632 p.
Analog Microelectronics (2016), “CAV414 – Capacity/voltage (C/V-) transducer IC with adjustable output voltage”, available at: www.analogmicro.de
Analog Microelectronics (2016), “CAV424 – C/U transducer IC with adjustable output voltage”, available at: www.analogmicro.de
Analog Microelectronics (2016), “CAV444 – C/V transmitter IC with adjustable output voltage for capacitive input signals”, available at: www.analogmicro.de
Elwenspoek, M. and Wiegerink, R. (2001), Mechanical microsensors, Springer, 308 p.
Analog Devices (2016), “Extending the Capacitive Input Range of the AD7745/AD7746 Capacitance-to-Digital Converter. CircuitNote CN-0129”, available at: www.analog.com
Analog Devices (2016), “Using the ADuCM360/ADuCM361 Low Power, Precision Analog Microcontroller with Dual Sigma-Delta ADCs, ARM Cortex-M3”, available at: www.analog.com
Xie, H. (2002), Gyroscope and micromirror design using vertical-axis CMOS-MEMS actuation and sensing, Carnegie Mellon university, Pittsburgh, 246 p.
Analog Devices (2016), “24-Bit Capacitance-to-Digital Converter with Temperature Sensor AD7745/ AD7746 Analog Devices”, available at: www.analog.com
Analog Devices (2016), “24-Bit Capacitance-to-Digital Converter with Temperature Sensor АD7747 Analog Devices”, available at: www.analog.com
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Андрій Вікторович Рудик
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського та у відкритому доступі в електронному архіві університету та на сайті журналу.
