Установка калибровки гироскопических МЭМС-модулей

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА КАЛИБРОВКИ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ МЭМС-МОДУЛЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Гришин Сергей Александрович Садовников Вячеслав Васильевич Мельников Виктор Павлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка калибровки гироскопических МЭМС-модулей, содержащая блок вращения,механически связанный с диском вращения и содержащий двигатель постоянного тока,электрически связанный с устройством задания частоты блок электроники, расположенный на диске вращения и включающий проводной и беспроводной приемопередатчики,электрически связанные с микроконтроллером, который электрически связан с калибрируемым гироскопическим МЭМС-модулем, отличающаяся тем, что введены устройство контроля частоты, электрически связанное с двигателем постоянного тока датчик температуры, расположенный в блоке электроники и электрически связанный с микроконтроллером -память, электрически связанная с микроконтроллером и проводным приемопередатчиком причем блок вращения и диск вращения с блоком электроники помещены в камеру тепла и холода. 81722012.04.30 Полезная модель относится к области измерительного электронного оборудования и может быть использована для калибровки гироскопических МЭМС-модулей, используемых в системах навигации и ориентации подвижных объектов (автомобилей, судов, самолетов, ракет, спутников), а также в таких устройствах, как игровые приставки, системы стабилизации видеокамер, и многих других. Наиболее близким по технической сущности является устройство для калибровки гироскопических МЭМС-модулей 1, включающее в себя поворотную платформу блок электроники, позволяющий снимать и передавать значения угловой скорости с калибруемого гироскопического модуля персональный компьютер и фотокамеру, позволяющую определять скорость вращения поворотной платформы. Данное устройство отличается тем, что в данном случае в основе определения истинного значения скорости вращения поворотной платформы лежит метод фотодетектирования с применением преобразований Фурье. Данное устройство позволяет проводить калибровку гироскопических МЭМС-модулей только на основе определения скорости вращения поворотной платформы и сравнения ее с показаниями калибруемого модуля, не учитывая температурный фактор, сильно влияющий на показания МЭМС-модулей. Техническая задача, которую позволяет решить полезная модель, - повышение точности калибровки гироскопических МЭМС-модулей за счет учета влияния температурного фактора. Техническим результатом является то, что установка позволяет составить калибровочную таблицу для исследуемого гироскопического МЭМС-модуля на основании анализа полученной информации, а также провести его самокалибровку. Техническая задача решается тем, что в установку калибровки гироскопических МЭМС-модулей, содержащую блок вращения, механически связанный с диском вращения и содержащий двигатель постоянного тока, электрически связанный с устройством задания частоты блок электроники, расположенный на диске вращения и включающий проводной и беспроводной приемопередатчики, электрически связанные с микроконтроллером, который электрически связан с калибрируемым гироскопическим МЭМС-модулем, введены устройство контроля частоты, электрически связанное с двигателем постоянного тока датчик температуры, расположенный в блоке электроники и электрически связанный с микроконтроллером -память, электрически связанная с микроконтроллером и проводным приемопередатчиком причем блок вращения и диск вращения с блоком электроники помещены в камеру тепла и холода. Совокупность указанных признаков позволяет учитывать температурный фактор, что обеспечивает повышение точности проведения калибровки гироскопических МЭМСмодулей, а также повысить надежность устройства и обеспечить автономность работы установки. Сущность полезной модели поясняет структурная схема. Установка калибровки гироскопических МЭМС-модулей содержит камеру тепла и холода 1, в которой размещены блок вращения 2, механически связанный с диском вращения 3, и содержащий двигатель постоянного тока 4, электрически связанный с устройством задания частоты 5 и устройством контроля частоты 6 блок электроники 7,расположенный на диске вращения 3 и включающий проводной приемопередатчик 8 и беспроводной приемопередатчик 12, электрически связанные с микроконтроллером 9,-память 11, электрически связанную с микроконтроллером 9 и проводным приемопередатчиком 8, датчик температуры 10, электрически связанный с микроконтроллером 9. Перед началом калибровки в камере тепла и холода 1 устанавливается требуемое значение температуры. К установке калибровки подключается персональный компьютер(ПК). На ПК запускается специально разработанное приложение и с его помощью задается начальная скорость вращения для двигателя постоянного тока 4. Данное значение ско 2 81722012.04.30 рости передается по интерфейсу -232 в устройство задания частоты 5. Устройство задания частоты 5 генерирует сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и подает их на обмотку вала двигателя постоянного тока 4, приводя его в движение, а вместе с ним и калибруемый гироскопический МЭМС-модуль 13. Устройство контроля частоты вращения 6 с помощью входящей в его состав оптопары определяет истинную частоту вращения ист. вала двигателя постоянного тока 4 и передает ее значение обратно в персональный компьютер по интерфейсу -232. Программное обеспечение, получив от устройства контроля частоты 6 значение истинной частоты вращения вала двигателя постоянного тока 4,сравнивает его с ранее заданным значением в устройстве задания частоты 5. Если данные значения не совпадают, программа проводит корректировку параметров сигнала ШИМ и передает новое значение в устройство задания частоты 5. Таким образом, обеспечивается постоянство задаваемой частоты вращения вала двигателя постоянного тока 4. Далее происходит съем данных с вращающегося гироскопического МЭМС-модуля 13. При вращении диска вращения 3 гироскопический МЭМСмодуль 13 выдает сигнал, пропорциональный скорости вращения вала двигателя постоянного тока 4. Блок электроники 7 принимает этот сигнал и преобразует его в значение частоты вращения вала двигателя постоянного тока 4 (ГМ). Температурный датчик 10 фиксирует значение температуры (Т) вблизи гироскопического МЭМС-модуля 13. Это значение температуры вместе со значением частоты ГМ блок электроники 7 передает программному приложению на ПК для дальнейшего анализа и обработки. Для передачи информации от блока электроники 7 к ПК используются как проводной приемопередатчик 8 - интерфейс -232, так и беспроводной приемопередатчик 12 - радиоканал на основе технологии. Радиоканал удобно использовать для съема информации с вращающегося гироскопического МЭМС-модуля 13 во время проведения испытаний, а проводной интерфейс -232 удобен на стадии отладки установки, а также при записи во-память 11 блока электроники 7 калибровочной таблицы. Программа ПК, получив данные от блока электроники 7, проводит сравнение частот ГМ и ист. На основе этого сравнения строится таблица соответствия частот ГМ частотам ист. в зависимости от заданной температуры Т. Полученная информация представляет собой калибровочную таблицу для исследуемого гироскопического МЭМС-модуля 13. Эта таблица записывается во-память 11 блока электроники 7. Достоинствами данной установки являются возможность проведения автоматизированной калибровки гироскопических МЭМС-модулей в широком диапазоне температур,ограниченном лишь техническими характеристиками используемого гироскопического МЭМС-модуля 13 и возможностями камеры тепла и холода 1, а также высокая точность и надежность работы, низкая стоимость, малые габариты. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3