Obraz0

Czujniki prędkości obrotowej i prędkości jazdy Mikromechaniczne czujniki kąta obrotu

61

rezonansowych przez dwa umieszczone na średnicy elementy piezoceramiczne 1-1' i przez dalszą parę piezoceramików 2-2' (na średnicy prostopadłej) wyregulowane na stałą amplitudę drgań, wskutek czego powstają cztery osiowe węzły drgań (rozmieszczone pod kątem 45° do kierunku wzbudzenia, rys. 1.)

Przy rotacji o kącie obrotu Q wokół osi cylindra wskutek działania przyspieszenia Co-riolisa węzły drgań przemieszczają się nieznacznie wzdłuż obwodu, tak że w wolnych zazwyczaj od obciążenia węzłach powstają siły proporcjonalne do prędkości obrotu, które są wychwytywane przez trzecią parę piezoceramików 3-3 2 Czwarta para wzbudzonych piezoelementów 4-4" w zamkniętej pętli sprowadza jednak znów te siły do wartości odniesienia U , = 0.

ret

Wymagana do tego wielkość nastawienia, po dokładnym przefiltrowaniu przez synchroniczne fazowo prostowanie, służy jako sygnał napięcia o wysokiej dokładności. Wskutek zamierzonej chwilowej zmiany wartości zadanej na U_K[ = 0, następuje łatwa samodiagnoza całego układu czujnika (test „built-in”).

Wahania tempera tury czujnika wymagają kompleksowego układu kompensacji, ograniczenie zaś starzenia materiału elementów piezoceramicznych jest uwarunkowane starannym przeprowadzeniem technologicznego procesu wstępnego starzenia.

Mikromechaniczne czujniki kąta obrotu

Zastosowanie

Mikromechaniczne krzemowe czujniki kąta obrotu lub czujniki prędkości odchylenia (zwane też girometrami) wykazują, podobnie jak czujniki poprzedniej grupy, ruchy obrotowe pojazdu wokół osi pionowej (zmiany kierunku) np. podczas jazdy na zakrętach, także ruchy powodowane znoszeniem lub poślizgiem.

Czujniki instaluje się w pojazdach wyposażonych w układ elektronicznej stabilizacji toru jazdy ESP Czujniki te są zwykle stosowane, gdyż są tanimi, o zwartej budowie wytworami mechaniki precyzyjnej.

Budowa i działanie

Czujnik mikromechaniczny MM1

W celu uzyskiwania wymaganej przez układy regulacji dynamiki jazdy wysokiej dokładności, w czujniku MMI wykorzystano technologię mieszaną: dwie grubsze płytki masowe, wykonane przy zastosowaniu mi-kromechaniki masowej, z płytki półprzewodnikowej, drgają w przeciwfazie z częstością rezonansową zdeterminowaną ich masą i sztywnością sprężyny sprzęgającej (>2 kHz). Każda z nich ma na swej górnej powierzchni mikromechanicznej pojemnościowy miniaturowy czujnik, mierzący przyspieszenia Coriolisa na powierzchni płytki -prostopadle do kierunku drgań - gdy czujnik (chip) obraca się o pewien kąt wokół swej osi pionowej (rys. 1 i 2).

Przyspieszenia te są proporcjonalne do iloczynu kąta obrotu i prędkości drgań wyregulowanej elektronicznie na wartość stałą. Wymuszenie realizuje się za pomocą zwykłej ścieżki przewodzącej prąd do każdej drgającej płytki. Prąd ten w stałym polu magnetycznym B wytwarza w płytce siłę Lorentza.

Za pomocą równie prostego przewodu na płaszczyźnie chipa jest dokonywany bezpośrednio pomiar prędkości drgań dzięki zain-dukowaniu sygnału w tym samym polu magnetycznym.

Odmienny fizycznie charakter układu wymuszenia i czujnika zapobiega niepożądanym skrośnym modulacjom między obu częściami.

W celu wytłumienia zewnętrznych obcych przyspieszeń (sygnałów⁷ równoległych) oba przeciwbieżne sygnały⁷ czujnika są odejmowane (poprzez sumowanie można jednak

Mikromechaniczny czujnik MM1 (struktura)

Rysunek 1

1    - wpust mocująco--prowadzący (sprężynujący)

2    - fragment masy drgającej

3    - miernik przyspieszenia Coriolisa