×
04.06.2019
219.017.738e

АКСЕЛЕРОМЕТР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при решении задач навигации, управления, гравиметрии. Акселерометр содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический преобразователь, N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифроаналоговый преобразователь, электромагнит, пробную массу. Технический результат – упрощение измерения кажущегося ускорения и расширение диапазона его измерения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при решении задач навигации, управления, гравиметрии.

Известны маятниковые акселерометры, предназначенные для измерения кажущегося ускорения, содержащие маятник (чувствительный элемент) и цепь обратной связи (датчик положения, усилитель, исполнительный элемент) [Командно-измерительные приборы / Под ред. Назарова Б.И. - М.: МО СССР, 1975].

Известен способ компенсационного измерения кажущегося ускорения [Лукьянов Д.П. Акселерометры инерциальных систем навигации: Конспект лекций - Л.: ЛЭТИ, 1983. - 47 с.], заключающийся в том, что кажущееся ускорение, воздействуя на пробную массу, создает момент, который компенсируют при помощи момента, создаваемого "электрической пружиной", состоящей из датчика угла, усилителя и датчика моментов, при этом ток датчика моментов пропорционален кажущемуся ускорению. Этот способ позволяет создавать прецизионные акселерометры компенсационного типа с разрешающей способностью в несколько микро g. Однако такие акселерометры очень дороги.

Известен способ микромеханического преобразования кажущегося ускорения [Лукьянов Д.П., Скворцов В.Ю. Микроэлектронные акселерометры инерциальных систем навигации: Учеб. пособие / СПбГЭТУ "ЛЭТИ". СПб., 1999. 60 с.], заключающийся в том, что кажущееся ускорение, воздействуя на пробную массу, подвешенную на упругом подвесе, вызывает микроперемещение пробной массы, которое измеряют с помощью емкостных датчиков. Этот способ позволяет создавать микромеханические акселерометры различного диапазона измерения. Преимуществом микромеханических акселерометров является их дешевизна, а недостатком - низкая точность и нестабильность.

Общим недостатком данных устройств является сложность, высокая стоимость и существенное уменьшение точности при проведении измерений на границах диапазона работы акселерометра.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является акселерометр [Патент №2566655, РФ, Гупалов В.И.], содержащий пьезоблок, генератор знакопеременного сигнала, пьезоэлектрический возбудитель, два идентичных пьезоэлектрических преобразователя, два усилителя заряда, дифференциальный усилитель и преобразователь амплитуды в сигнал постоянного тока.

Недостатками данного устройства являются сложность и требование идентичности пьезоэлектрических преобразователей, выполнить которое достаточно сложно.

Заявленное устройство направлено на упрощение решения задачи измерения кажущегося ускорения и расширение диапазона его измерения.

Поставленная задача возникает при измерении ускорения во время различных виброиспытаний и гравиметрических исследований, навигационных измерений и пр.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, пробную массу, введены N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифро-аналоговый преобразователь, электромагнит, выход пьезоэлектрического преобразователя подключен ко входу N-разрядного аналого-цифрового преобразователя, N-разрядный выход аналого-цифрового преобразователя подключен к N-разрядному входу микроконтроллера, управляющий N-разрядный выход микроконтроллера подключен к N-разрядному входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу электромагнита, электромагнит, пробная масса и пьезоэлектрический преобразователь расположены по одной оси, пробная масса жестко соединена с пьезоэлектрическим преобразователем, изготовлена из магнитного материала и находится в зоне максимального влияния электромагнита, а выходом устройства является информационный N-разрядный выход микроконтроллера.

На чертеже представлена функциональная схема акселерометра.

Устройство состоит из пьезоэлектрического преобразователя 1, N-разрядного аналого-цифрового преобразователя 2, микроконтроллера 3, N-разрядного цифро-аналогового преобразователя 4, электромагнита 5, пробной массы 6.

Выход пьезоэлектрического преобразователя 1 подключен ко входу N-разрядного аналого-цифрового преобразователя 2, N-разрядный выход аналого-цифрового преобразователя 2 подключен к N-разрядному входу микроконтроллера 3, управляющий N-разрядный выход микроконтроллера 3 подключен к N-разрядному входу цифро-аналогового преобразователя 4, выход N-разрядного цифро-аналогового преобразователя 4 подключен ко входу электромагнита 5.

Выходом устройства является информационный N-разрядный выход микроконтроллера 3.

Пьезоэлектрический преобразователь 1, электромагнит 5 и пробная масса 6 расположены по одной оси. Пробная масса 6 жестко соединена с пьезоэлектрическим преобразователем, изготовлена из магнитного материала и находится в зоне максимального влияния электромагнита 5.

N-разрядный аналого-цифровой преобразователь 2 способен осуществлять преобразование двуполярного сигнала, например, может быть выполнен аналогично описанному в [16-разрядные АЦП с входным напряжением ±5 В, скоростью преобразования 500/250 квыб/сек и встроенным ИОН / Аналоговый мир Maxim. Новые микросхемы. Выпуск №2, 2013 г., стр. 5].

В свою очередь, N-разрядный цифро-аналоговый преобразователь 4 способен осуществлять формирование на выходе двуполярного сигнала и может быть выполнен, например, аналогично описанному в [18-бит прецизионный ЦАП с цифровым управлением смещения и усиления с интерфейсом SPI / Аналоговый мир Maxim. Новые микросхемы. Выпуск №2, 2013 г., стр. 13].

N-разрядный аналого-цифровой преобразователь 2 и N-разрядный цифро-аналоговый преобразователь 4 могут входить в состав микроконтроллера 3. Устройство работает следующим образом.

При возникновении ускорения «а» в направлении оси ОХ на пробную массу 6 действует сила инерции F=-ma, где а - ускорение, m - ее масса. Пробная масса 6 деформирует пьезоэлектрический преобразователь 1. На выходе пьезоэлектрического преобразователя 1 возникает импульсный электрический сигнал соответствующей полярности с амплитудой, пропорциональной ускорению «а». Данный сигнал поступает на вход N-разрядного аналого-цифрового преобразователя 2, с выхода которого соответствующий двоичный код Кt поступает на N-разрядный вход микроконтроллера 3. Микроконтроллер 3 осуществляет суммирование двоичного N-разрядного кода Кt, полученного с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в текущий момент времени t, с двоичным N-разрядным кодом К(t-1), хранящимся в микроконтроллере 3 с предыдущего (t-1)-го шага (в начальный момент времени хранящийся в микроконтроллере 3 код равен нулю). Результат суммирования Кt(t-1) запоминается в микроконтроллере 3 и с его управляющего N-разрядного выхода поступает далее в N-разрядный цифро-аналоговый преобразователь 4.

Сигнал, снимаемый с выхода N-разрядного цифро-аналогового преобразователя 4, формирует на входе электромагнита 5 ток соответствующей амплитуды, приводящий к созданию действующей на пробную массу 6 силы электромагнитной индукции, равной по величине силе инерции F и противоположно ей направленной.

Деформация пьезоэлектрического преобразователя 1 становится равной нулю, что приводит к появлению на его выходе импульса противоположной полярности. Данный сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, с выхода которого соответствующий двоичный код поступает на вход микроконтроллера 3. В течение времени осуществления компенсации деформации пьезоэлектрического преобразователя 1 (которое известно и фиксировано) микроконтроллер 3, получив двоичный код с выхода аналого-цифрового преобразователя 2, суммирование с двоичным кодом, хранящимся в микроконтроллере 3, не производит.

Измеряемое ускорение вычисляется в микроконтроллере 3 по формуле:

где а - измеряемое ускорение;

F - сила инерции;

Кп - коэффициент пропорциональности между создаваемой силой электромагнитной индукции, равной по величине силе инерции, и значением двоичного кода на выходе N-разрядного аналого-цифрового преобразователя 2;

m - масса пробной массы 6.

Результат вычисления ускорения в виде N-разрядного кода поступает с информационного N-разрядного выхода микроконтроллера 3 на выход устройства.

Далее процесс повторяется - пьезоэлектрический преобразователь 1 находится в исходном (ненагруженном) состоянии и готов к новой деформации.

Таким образом, в результате компенсации силы инерции, действующей на пробную массу, возможно измерение ускорения, амплитуда которого лежит за пределами верхней границы диапазона измерения пьезоэлектрического преобразователя.

Простота данного акселерометра и возможность расширения диапазона измерения пьезоэлектрического преобразователя делают его весьма перспективным при разработке и создании навигационных систем, а также аппаратуры для виброиспытаний и гравиметрических исследований.

Акселерометр, содержащий пьезоэлектрический преобразователь, пробную массу, отличающийся тем, что в него введены N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифроаналоговый преобразователь, электромагнит, выход пьезоэлектрического преобразователя подключен к входу N-разрядного аналого-цифрового преобразователя, N-разрядный выход аналого-цифрового преобразователя подключен к N-разрядному входу микроконтроллера, управляющий N-разрядный выход микроконтроллера подключен к N-разрядному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу электромагнита, электромагнит, пробная масса и пьезоэлектрический преобразователь расположены по одной оси, пробная масса жестко соединена с пьезоэлектрическим преобразователем, изготовлена из магнитного материала и находится в зоне максимального влияния электромагнита, а выходом устройства является информационный N-разрядный выход микроконтроллера.
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 13.
26.07.2018
№218.016.7557

Оптический наносумматор по модулю два

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический наносумматор по модулю два содержит два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель и оптический нановолоконный объединитель. Причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662248
Дата охранного документа: 25.07.2018
26.07.2018
№218.016.75ae

Оптический нанорегистр

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический нанорегистр состоит из источника постоянного оптического сигнала, двух N-выходных нановолоконных оптических разветвителей, N телескопических нанотрубок, N нановолоконных оптических Y-разветвителей, N нановолоконных оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662247
Дата охранного документа: 25.07.2018
29.08.2018
№218.016.80db

Оптоэлектронный компромиссный сумматор

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Техническим результатом является создание устройства, вычисляющего операцию компромиссности непрерывной логики в реальном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665262
Дата охранного документа: 28.08.2018
13.01.2019
№219.016.aeb2

Способ предупреждения столкновения транспортных средств

Изобретение относится к области обеспечения безопасности транспортных средств. Заявленный способ характеризуется тем, что принимают спутниковые навигационные сигналы и определяют скорость, направление движения транспортного средства. Считывают информацию с датчиков световой сигнализации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676854
Дата охранного документа: 11.01.2019
21.03.2019
№219.016.eb2b

Оптоэлектронный компромиссный сумматор

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Техническим результатом является создание устройства, вычисляющего операцию компромиссности непрерывной (нечеткой) логики...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682410
Дата охранного документа: 19.03.2019
30.03.2019
№219.016.f955

Способ дистанционного мониторинга позиционирования транспортных средств

Изобретение относится к способам измерения расстояний с использованием радиоволн и может быть использовано для дистанционного мониторинга местоположения транспортных средств. Достигаемый технический результат - повышение точности определения текущих координат (позиционирования) транспортных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683584
Дата охранного документа: 29.03.2019
03.04.2019
№219.016.fadd

Способ выбора созвездия навигационных спутников

Изобретение относится к способам навигации по спутниковым радионавигационным системам и может быть использовано для выбора созвездия видимых навигационных спутников, обеспечивающего максимальную точность решения навигационной задачи подвижного объекта. Достигаемый технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683640
Дата охранного документа: 01.04.2019
31.05.2019
№219.017.700d

Оптоэлектронный компромиссный сумматор

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Техническим результатом является создание устройства, вычисляющего операцию компромиссности непрерывной (нечеткой) логики...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689811
Дата охранного документа: 29.05.2019
31.05.2019
№219.017.70cf

Оптоэлектронный вычислитель

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при выполнении вычислений в системе остаточных классов. Техническим результатом является создание устройства, выполняющего в режиме реального времени вычисления в системе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689810
Дата охранного документа: 29.05.2019
04.06.2019
№219.017.730b

Способ повышения точности позиционирования транспортных средств

Изобретение относится к способам навигации и может быть использовано для повышения точности определения местоположения транспортных средств (ТС), движущихся по известным траекториям. Способ позиционирования транспортных средств заключается в том, что до начала движения ТС на основании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690203
Дата охранного документа: 31.05.2019
Показаны записи 1-10 из 53.
27.05.2013
№216.012.4354

Унитарный зубной имплантат

Изобретение относится к области медицины, в частности стоматологии, и может быть использовано в хирургической стоматологии для протезирования зубов. Унитарный зубной имплантат из материала с памятью формы содержит коронковую часть и эндооссальный участок. Унитарный зубной имплантат выполнен из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482813
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.06.2013
№216.012.4e8d

Оптическое кодирующее наноустройство

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств. Устройство состоит из N-1 оптических наноусилителей, оптического N+1-входного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485691
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.09.2014
№216.012.f9a3

Инерционный магнитогидродинамический генератор

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии на основе магнитогидродинамического эффекта и может быть использовано в устройствах обработки информации или приемо-передающих устройствах, размещаемых на объектах, движущихся с ускорением. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529744
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.02.2015
№216.013.28ec

Оптическая программируемая логическая матрица

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств. Технический результат заключается в обеспечении построения программируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541933
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.3181

Стиральная машина с предварительным нагревом

Изобретение относится к стиральным машинам, которые осуществляют нагрев воды. Заявленное изобретение направлено на решение задачи снижения энергопотребления во время стирки, повышения безопасности окружающих людей и продления срока службы канализации. Поставленная задача возникает при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544141
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.06.2015
№216.013.57a6

Инерционный генератор

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553968
Дата охранного документа: 20.06.2015
27.09.2015
№216.013.7e7e

Инерционный маятниковый генератор

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Технический результат состоит в упрощении и повышении эффективности производства электрической энергии. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563979
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.8071

Инерционный маятниковый генератор

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. В устройство, расположенное на движущемся объекте, введены сообщающиеся сосуды с жидкостью, два соединителя, два преобразователя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564478
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8bb1

Способ определения координат навигационного приемника

Изобретение относится к средствам навигации и может быть использовано в транспортных средствах для определения местоположения транспортного средства. Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение определения координат навигационного приемника с частичной компенсацией погрешностей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567368
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.02.2016
№216.014.be89

Оптический наносчетчик

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств. Заявленное устройство направлено на решение задачи подсчета количества входных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576334
Дата охранного документа: 27.02.2016
+ добавить свой РИД