6.2.2.1 Микромеханический гироскоп роторного типа

6.2.2.1.1 Конструкция, принцип функционирования

Вибрирующим элементом микромеханического гироскопа роторного типа (осциллятором) является вращающийся ротор.

Механическая часть микрогироскопа представляет собой ротор диаметром 1,5 мм и толщиной 15 мкм, закрепленный на торсионах. Элементы датчиков задающего момента и съема полезного сигнала, формирования обратной связи изготавливаются с использованием арсенала средств современной твердотельной микроэлектроники по объемной технологии "кремний на стекле", адаптированной к изделиям микромеханики. Возбуждение колебаний ротора производится гребенчатым электростатическим виброприводом. Измерительная ось роторного микрогироскопа расположена в плоскости подвеса ротора. Съем информации производится по дифференциальной схеме с помощью емкостных датчиков перемещений. Одну из обкладок емкостного датчика составляет ротор, а вторую - металлический слой, напыленный на стеклянное изолирующее основание. В системе обратной связи применены электростатические датчики силы [17].

6.2.2.2 Микромеханический гироскоп поступательного типа

6.2.2.2.1 Конструкция

Конструкция микромеханического гироскопа поступательного типа состоит из:

• корпуса (кремниевой платы 1),

• крышки 3, выполненной из диэлектрического материала и скрепленной с корпусом 1 микромеханического гироскопа.

• токоподводы 4, размещенные внутри платы 1,

• чувствительного элемента 2 – сейсмической массы (осциллятора).

Микромеханический гироскоп (смотри рис. 6.10) изготовлен в виде капсулы. Размещение токоподводов 4 внутри платы 1 позволяет укоротить выводы от чувствительного элемента 2 и тем самым уменьшить паразитные емкости, что в конечном итоге позволяет повысить точность и надежность микромеханического гироскопа. Крышка 3 выполняет также функцию ограничителя перемещений инерционной массы 2 при вибрациях и ударах [17].

Рис. 6.10 Микромеханический гироскоп

На корпусе закрепленны неподвижные электроды гребенчатого электростатического датчика силы и датчика перемещений, сейсмичекая масса 2, выполненную в виде пластины из кремния со сквозными отверстиями, расположенную с зазором относительно платы и связанную с ней через упругие перемычки 8, обеспечивающие перемещения массы вдоль взаимно перпендикулярных пересекающихся осей, совпадающих с осями симметрии сейсмической массы и лежащих в ее плоскости, токоподводы, генератор и электронную схему обработки сигналов. Сейсмическая масса выполнена в форме квадрата, а упругие перемычки образуют внутренний, промежуточный и наружный подвесы.

Конструктивная схема чувствительного элемента представлена на рисунке 6.11. Пространственная геометрическая модель представлена на рисунке 6.12. Съем сигналов производится по дифференциальной схеме с помощью гребенчатого емкостного датчика перемещений. В системе обратной связи используется электростатический гребенчатый датчик силы. Встроенный датчик температуры позволяет в случае необходимости производить алгоритмическую компенсацию температурных погрешностей.

1 - сейсмичекая масса; 2 - датчик силы; 3 - неподвижные элементы датчика силы; 4 - подвижные элементы датчика силы; 5 - датчик перемещения; 6 - неподвижные элементы датчика перемещений; 7 - подвижные элементы датчика перемещений; 8 -торсионы. Рис. 6.11. Конструктивная схема ЧСК(У)

Рис. 6.12. Пространственная геометрическая модель ЧСК(У)