Все имеет свои пределы, в данном случае физические: датчики наклона и ускорения измеряют угол наклона или ускоренное движение объекта по отношению к гравитации Земли. Как только другие силы действуют на датчики в дополнение к гравитации, такие как силы инерции или центробежные силы, обычные датчики достигают своих пределов по физическим причинам - возникают ошибки измерения. Новые инерционные измерительные системы F99-Fusion от Pepperl + Fuchs теперь должны быть способны компенсировать внешние ускорения и, таким образом, обещать безошибочные измерения.
Вот как работают датчики MEMS
Датчики наклона и ускорения контролируют угол наклона объектов и их выравнивание в произвольно выбираемом диапазоне углов от 0 ° до 360 °. Они записывают свою текущую ориентацию на основе измерения ускорения. Такие датчики обычно основаны на микромеханических измерительных элементах, основанных на принципе системы с пружинной массой. Так называемые датчики MEMS (Micro Electro Mechanical Spring Mass System) содержат сложенные пластины, которые соединены друг с другом с помощью пружинных элементов. Внешние плиты твердые, средние плиты подвижны вместе с сейсмической массой. Их подвижность ограничена спиральными пружинами.
Эта конструкция создает последовательное соединение нескольких конденсаторов с переменной емкостью. Переменная, потому что расстояние между пластинами двух конденсаторов изменяется из-за ускорения массы или силы тяжести. Расстояние между пластинами изменяет емкость конденсатора пропорционально ускорению. Это изменение в мощности измеряется, и из этого рассчитывается ускорение или наклон вместе с восстанавливающей силой пружинных элементов.
Системные ошибки измерения
«Невозможно провести различие между тем, приводят ли гравитационные силы к изменению расстояния между пластинами или они являются результатом внешних сил», - объясняет Стефан Хорватик, ответственный менеджер по продукции Pepperl + Fuchs. В худшем случае ошибки измерения, возникающие из-за инерционных или центробежных сил, приводят к повреждению, но, безусловно, приводят к потере эффективности.
Новые инерционные измерительные системы F99-Fusion призваны положить этому конец: впервые они объединяют в одном устройстве обычные датчики ускорения с гироскопами. Чувствительные элементы, встроенные таким образом, измеряют каждую из трех осей. Это означает, что все данные всегда могут быть записаны в направлениях X, Y и Z - что позволяет проводить измерения на 360 °. Там, где раньше требовалось несколько устройств для требовательных приложений, теперь достаточно одного F99 Fusion: это экономит время и затраты как при закупках, так и при интеграции датчиков.
Интеллектуальный алгоритм слияния датчиков
Компенсация, то есть обнаружение и фильтрация внешних ускоряющих сил, основана на интеллектуальном алгоритме объединения датчиков. Специально разработанный Pepperl + Fuchs, он связывает дополнительную информацию от различных сенсорных элементов. По словам производителя, система способна эффективно компенсировать внешние ускорения и предоставлять пользователю точные данные о наклоне даже при динамическом движении - независимо от того, движется ли система в данный момент, ускоряется или тормозится. Это оптимизирует производительность таких систем, поскольку отфильтрованные измеренные значения обеспечивают более точное и быстрое перемещение без потери времени.
Новый F99-Fusion должен предоставлять возможность оптимальной адаптации выходных данных к приложениям в зависимости от требований. Пользователи могут использовать как необработанные данные от отдельных элементов датчика, так и различные рассчитанные данные синтеза.
Содержание статьи:
- Страница 1: Датчик для контроля наклона и ускорения в динамических приложениях
- Страница 2: Программируемые фильтры
Следующая страница