Компания Теллур Электроникс осуществляет серийные поставки инерциальных датчиков азиатского производителя Navigation Systems. Инерциальные датчики данного производителя, являются доступными аналогами решений популярных мировых производителей (Analog Devices, Sensonor, Xsens, MTMicrosystems) и хорошо зарекомендовали себя в применении в различных областях от БПЛА до гиростабилизированных платформ. Датчики прошли всесторонние испытания на соответствие самым высоким требованиям по надежности и точности. В номенклатуру производимых датчиков входят инерциальные модули, лазерные гироскопы, MEMS и волоконно-оптические гироскопы, кварцевые и MEMS акселерометры.
Инерциальные датчики активно используются во всех сферах, связанных с движением объектов. Каждый день технологии шагают вперед и многие аппараты переходят на системы автопилота. Поэтому с каждым днем инерциальные датчики набирают все большую и большую популярность. Их объемы использования увеличиваются во всех сферах деятельности. С их использованием можно разработать новое инновационное решение, которое будет актуально еще долгие годы.
Принцип работы инерциальных датчиков
Инерциальные датчики используют принцип инерции, который заключается в том, что внутри датчика находится твердое тело, которое находится в покое, если на него не воздействуют внешние силы. Сам корпус, внутри которого находится тело инерции, связан с поверхностью объекта, движение которого необходимо измерить. Когда объект, параметры движения которого мы пытаемся измерить, начинает двигаться, то твердое тело внутри датчика из-за инерциальных свойств пытается сохранить свое положение в абсолютном пространстве. В корпус встроены датчики, которые фиксируют изменение положения твердого тела относительно корпуса. Это позволяет измерить параметры его движения, такие как ускорение, угловую скорость.
Основной принцип работы инерциальных датчиков — это использование датчиков, которые реагируют на изменения ускорения или угловой скорости. Для этого в датчиках используются акселерометры и гироскопы.
- Акселерометры измеряют линейное ускорение. Они могут быть использованы для определения скорости или перемещения объекта, если известно его начальное положение.
- Гироскопы измеряют угловую скорость, то есть скорость изменения ориентации объекта. Гироскопы играют ключевую роль в навигационных системах, где точное определение угла наклона и ориентации крайне важно.
Совокупность этих датчиков образует инерциальный измерительный модуль (IMU), а при внедрении в вычислитель алгоритма навигации датчик может выдавать параметры ориентации и координаты движущегося объекта.
Типы инерциальных датчиков
Инерциальные датчики могут быть классифицированы по различным признакам, в зависимости от их технологии и области применения. Рассмотрим основные типы.
1. Акселерометры
Акселерометры предназначены для измерения линейных ускорений. Они могут быть выполнены в виде одного или нескольких датчиков, которые измеряют ускорение вдоль различных осей (X, Y, Z). Наиболее распространенные технологии:
- МЕМS акселерометры
- Кварцевые акселерометры
- Капиллярные акселерометры
Акселерометры широко применяются в мобильных устройствах, автомобилях, авиации и других областях, где важно отслеживать ускорение.
В ассортименте нашей компании представлены акселерометры NSA1000B и NSA1000C компании Navigation Systems. Данные высокоточные устройства обеспечивают надежное измерение ускорения и идеально подходят для применения в различных отраслях, включая промышленную автоматику и автомобильную электронику. Мы предлагаем только проверенное оборудование, которое отличается высокой чувствительностью и долговечностью, что позволяет нашим клиентам создавать качественные и эффективные решения.
2. Гироскопы
Гироскопы измеряют угловую скорость объекта. Эти устройства позволяют определять угловую скорость объекта относительно выбранной оси. Гироскопы используются для:
- Определения ориентации (в смартфонах и планшетах для поворота экрана в зависимости от положения устройства)
- Навигации и стабилизации (в авиации, космических аппаратах и беспилотных летательных аппаратах)
- Стабилизации платформ (камеры для видеосъемки, стабилизаторы)
Важность калибровки и точности
Для обеспечения точности и надежности работы инерциальных датчиков крайне важно проводить их калибровку. Малые погрешности в измерениях могут привести к значительным ошибкам в вычислениях траектории и ориентации.
Некоторые из проблем, с которыми сталкиваются инерциальные датчики, включают:
- Гравитационные ускорения — акселерометры могут измерять не только ускорение движения, но и ускорение, вызванное гравитацией. Это нужно компенсировать, чтобы корректно измерять движение.
- Смещение гироскопа и акселерометра — со временем гироскопы и акселерометры могут накапливать ошибку, что называется «дрейфом», что также требует коррекции.
- Температурные погрешности — при экстремально низких и высоких температурах или при резком изменении температуры внутри датчиков возникают физические процессы, которые приводят к увеличению ошибок смещения нуля и нелинейности масштабного коэффициента.
Современные системы компенсации ошибок, такие как фильтры Калман, температурная компенсация ошибок и другие виды калибровок помогают минимизировать эти погрешности и обеспечивают более точные измерения.
Области применения инерциальных датчиков
Инерциальные датчики находят широкое применение в различных отраслях. Рассмотрим некоторые из них:
- В автомобилях инерциальные датчики используются для различных систем безопасности, таких как антиблокировочная система тормозов (ABS), системы стабилизации (ESC) и для оценки аварийных ситуаций. Также они используются в системах автономного вождения для точного отслеживания положения и ориентации транспортного средства.
- В мобильных устройствах, таких как смартфоны и планшеты, инерциальные датчики используются для определения ориентации экрана, в играх, а также в приложениях дополненной реальности (AR). Они помогают устройствам распознавать движение и изменение положения.
- Инерциальные датчики являются основой навигационных систем в авиации и космонавтике. Они обеспечивают точное измерение угловой скорости и ориентации, что критично для управления самолетами, беспилотниками, а также для ориентации в космических аппаратах.
- Инерциальные датчики активно используются в спортивных устройствах для отслеживания движений спортсменов. Например, в фитнес-браслетах и умных часах они измеряют шаги, расстояние и другие параметры активности.
- В робототехнике инерциальные датчики используются для отслеживания движения роботов, их ориентации и стабилизации. Это позволяет роботам выполнять сложные задачи в динамичных и изменяющихся условиях.
- В сфере нефтегазовой отрасли датчики используются для точного определения направления бурения скважин и туннелей. Также датчики используются в сейсмологической разведке территории.
Инерциальные датчики играют важную роль в современном мире, предоставляя данные о движении, ускорении и ориентации. Они находятся в основе множества высокотехнологичных систем, от мобильных устройств до космических аппаратов. Развитие технологий и повышение точности инерциальных датчиков способствует их дальнейшему распространению и улучшению множества устройств и систем.
Подробная информация доступна на нашем сайте.
Больше новостей на сайте Теллур Электроникс
