Андрей Кашкаров - Микромеханические системы и элементы

Микромеханические системы и элементы
Название: Микромеханические системы и элементы
Автор:
Жанры: Радиотехника | Автоматика и телемеханика | Научно-популярная литература
Серии: Нет данных
ISBN: Нет данных
Год: 2018
О чем книга "Микромеханические системы и элементы"

Эволюционное развитие техники подошло к рубежу крупных изменений; открылись новые интересные задачи – разведка полезных ископаемых, предсказание землетрясений, сверхточное измерение положений железнодорожных путей и нефтепроводов, инновации в медицинской технике и др.

В четырех тематических главах книги рассматриваются измерительные и силовые электронные датчики в современном исполнении микроэлектромеханических систем (МЭМС). В соответствии с вызовами времени упор в книге сделан на импортозамещение электронных компонентов. Благодаря им система навигационных спутников третьего поколения позволяет определять координаты объектов на поверхности Земли с точностью до единиц сантиметров. Благодаря инновациям сравнение показаний двух приемников спутниковых сигналов, установленных на расстоянии в несколько метров друг от друга, позволяет получить информацию о повороте объекта вокруг вертикальной оси. Такая система заменяет десятки тысяч рабочих мест предприятий, выпускающих гироскопы для самолетов и морских кораблей.

Разработчик радиоэлектронной аппаратуры, сосредоточенный на внимании к нетрадиционным областям применения электронных приборов, благодаря проверенному материалу найдет с помощью книги инновационные решения для контроля значений сил, приложенных к основанию, определение параметров движения основания (углы поворота основания, проекции вектора угловой скорости и т. д.). Области применения электронных датчиков в бытовом исполнении – указание курса, направления (гирополукомпасы) вращения, стабилизация катеров, гироскутеров, квадроциклов, квадрокоптеров, внедорожников, электромобилей и даже сотовых телефонов, определение уровня при производстве строительных работ, техники и научных исследований динамики сдвига грунтовых оснований. Наземные маркшейдерские гирокомпасы применяют при прокладке туннелей метро и железнодорожного транспорта, инклинометры – для определения формы буровых скважин, а также в качестве компасов в военном деле – в самолето- и вертолетостроении, для управления полетом ракет, при стабилизации стволов танковых орудий и в орудийных прицелах зенитной артиллерии.

В книге даны справочные данные, а также показаны инновационные инженерные разработки новых датчиков.

Для специалистов отрасли и широкого круга читателей.

Бесплатно читать онлайн Микромеханические системы и элементы


© Кашкаров А. П., 2018

© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2018

К читателю

Монтировать, обслуживать и эксплуатировать устройства, рассмотренные в этой книге и рекомендуемые к повторению, могут ответственные радиолюбители. Это лица, ознакомленные со всеми предупреждениями и замечаниями по безопасности, а также эксплуатационными и монтажными процедурами, изложенными в соответствующих инструкциях по охране труда и наставлениях (руководствах) по электробезопасности:

• лица, прошедшие обучение и получившие полномочия на монтаж, обслуживание и эксплуатацию электро- и радиооборудования и микромагнитоэлектронных систем с учетом требований правил техники безопасности;

• лица, прошедшие обучение и способные использовать все необходимые защитные средства;

• лица, прошедшие обучение и способные оказать пострадавшим от электрического тока первую (доврачебную) медицинскую помощь.

Надежная и безопасная работа рекомендуемых в книге устройств зависит от исправности радиокомпонентов, грамотной сборки, соблюдения правил выполнения монтажа (особенно в устройствах, где применяются полевые транзисторы с управляющим напряжением) и своевременного технического обслуживания (регламента) электронных устройств и систем.

Меры безопасности

Чтобы рекомендованные в книге устройства долго вам служили, необходимо соблюдать указания по технике безопасности.

Во избежание опасности возгорания и поражения электрическим током перед первым включением электрических устройств, питающихся от напряжения 220 В осветительной сети, а также после замены деталей необходимо при отключенном напряжении внимательно осмотреть монтажную плату с элементами, проверить правильность соединений (в соответствии с электрической схемой).

Подавать питание можно только после того, как вы удостоверитесь в правильности монтажа. Все устройства и узлы, рекомендованные читателям в этой книге, проверены автором на полное соответствие стандартам безопасности.

Автор не несет ответственности за повреждения устройств и травмы, полученные вследствие неправильной эксплуатации рекомендованных конструкций.

Авторские права

Информация, включенная в данную книгу, является собственностью автора и не может копироваться или тиражироваться любыми способами, любыми лицами и организациями без письменного разрешения автора и издателя, с которым заключен авторский договор.

Автор оставляет за собой право совершенствовать приведенные в книге радиоэлектронные устройства и узлы, внося в них изменения и дополнения, не ухудшающие их эксплуатационных характеристик, без предварительного уведомления читателей.

Автор (и издатель) не несут ответственности за любые убытки, как единовременные, так и последующие, вызванные наличием ошибок в монтаже, включая типографские, электронные, арифметические и другие ошибки.

Преимущество технологии МЭМС

Описание существующих и разрабатываемых типов гироскопических чувствительных элементов с использованием магнитоэлектронных и микроэлектромеханических систем заняло бы несколько увесистых томов и много часов драгоценного читательского внимания. Поэтому в этой книге в формате квинтэссенции приведены наиболее известные и современные датчики и системы, применяемые в различных областях техники, и не только электронной. Описаны физические основы функционирования преобразователей магнитного поля (ПМП). Рассматриваются особенности применения различных ПМП (элементов Холла, магниторезисторов и др.), приводятся схемы сопряжения приборов с внешними цепями и устройствами. Информация о принципах работы магниточувствительных (МЧМС) и магнитоуправляемых (МУМ) интегральных схем, а также об особенностях их применения с приведением функциональных схем, параметров и характеристик МЧМС и МУМ дана с опорой на проверенные источники.

1. Гироскопы и акселерометры

За несколько лет широкое распространение по всему миру получили датчики, основанные на микроэлектромеханических системах, называемых МЭМС. В этот ряд входят гироскопы и акселерометры. Популярность этих современных устройств в электронном исполнении обусловлена рядом факторов, основными из которых являются доступность и простота их использования, относительно низкая цена и малые габариты. МЭМС-датчики, как правило, оснащаются интегрированной электроникой обработки сигнала и не имеют движущихся частей, «результат показаний» таких датчиков нетрудно интерпретировать для различных устройств анализа данных и автоматики, устройств управления силовыми электрическими цепями. Высокая надежность и способность обеспечивать стабильные показания в жестких условиях окружающей среды (перепады температур, удары, влажность, вибрация, электромагнитные и высокочастотные помехи) – еще один качественный аргумент для использования электронных гироскопов и акселерометров на основе МЭМС-датчиков.

1.1. Описание и принцип действия гироскопа

Термин гироскоп происходит от «наблюдатель вращений» (от греч. gyros – круг, gyrou – кружусь, вращаюсь и scopeo – смотрю, наблюдаю), предложен в 1852 году французским ученым Леоном Фуко при изобретении прибора для демонстрации вращения Земли вокруг своей оси. Фуко поместил вращающийся маховик в некоторое устройство, называемое кардановым подвесом, поэтому долгое время слово гироскоп использовалось для обозначения быстро закрученного вращающегося симметричного твердого тела. По закону ньютоновой механики, скорость поворота оси гироскопа в пространстве обратно пропорциональна его собственной угловой скорости, и, следовательно, ось быстро закрученного гироскопа поворачивается столь медленно, что в отдельном интервале времени конструкцию используют в качестве указателя неизменного направления в пространстве. И хотя опыт с первым гироскопом оказался не вполне удачным, морские и военные применения гироскопов усовершенствовали первоначальную конструкцию Фуко весьма быстрыми темпами.

Примерно через полтора века гироскопами уже называли широкий класс приборов; сейчас термин гироскоп используется для названия устройств, содержащих материальный объект, совершающий быстрые периодические движения. В результате этих движений устройство становится чувствительным к вращению в инерциальном пространстве. При таком понимании слова гироскоп для него уже необязательно наличие симметричного массивного быстро вращающегося ротора, подвешенного без трения таким образом, чтобы его центр масс совпадал с центром подвеса.

Гироскопы разделяют на измерительные и силовые. Силовые служат для создания моментов сил, приложенных к основанию, на котором установлен гироприбор, а измерительные предназначены для определения параметров движения основания (измеряемыми параметрами могут быть углы поворота основания, проекции вектора угловой скорости и т. д.).


С этой книгой читают
Электромобили теснят машины с двигателями внутреннего сгорания и гибридные автомобили на всех динамично развивающихся мировых рынках. В то время, когда России самый доступный электромобиль можно приобрести за 1 млн рублей, актуализируется тенденция выбора – будет ли электромобиль в России массовым явлением, или он не приживется в ближайшем обозримом будущем. На эту тему идет нешуточная закулисная борьба.Книга представляет для российского потребит
Автор книги, также как и многие из нас, многократно сталкивался с ситуациями, которые хорошо знакомы нам при посещении поликлиник, общении с врачами (время которых на постановку правильного диагноза теперь жестко регламентировано), покупке дорогостоящих и часто малоэффективных лекарств по рецептам – т. е всеми недостатками современной медицины.Вы заболели, и врач выписал рецепт из нескольких лекарств. Как себя вести?Какой препарат выбрать, чтобы
Книга является практическим руководством для городских жителей по организации и ведению фермерского и подсобного хозяйства, основанным на личном опыте автора. Рассмотрены организационные вопросы: регистрация строения, покупка леса и др. Показано, как отремонтировать деревенский дом и баню, возвести хозяйственные постройки. Даны рекомендации по использованию Интернета и мобильной связи в деревенском доме. Большое внимание уделено разведению и соде
Книга отражает научно-обоснованные исследования современных традиций в Евангелическо-лютеранской церкви Ингрии на территории России, феномен гносеофобии, боязни конкуренции, отсутствия профессиональных библеистов и оригинальных интеллектуальных продуктов, проблемы дилетантизма – с опорой на практику привлечения новых прихожан и систему ценностей этой религиозной организации. Приводятся обоснования необходимости профессиональной психологической по
В книге рассмотрены особенности эксплуатации популярных типов осветительных приборов на основе мощных светодиодов, которые обладают заметными преимуществами перед традиционными энергосберегающими лампами и лампами накаливания. Светодиоды – мощные твердотельные источники света, однако они также имеют недостатки, о которых дискутируют специалисты. На основе приведенных в книге данных у читателя есть возможность сэкономить и осознанно выбрать освети
Данное пособие предназначено для самостоятельного изучения платформы Arduino и основ радиотехники. Издание включает в себя 9 мини-проектов, советы для улучшения Вашего кода, а также дополнительные файлы, которые помогут углубиться в обучение; Пособие поможет учащимся самостоятельно изучить платформу и научиться разрабатывать свои простейшие устройства на основе Arduino.
Правовое регулирование строительства и использования в России сетей связи нового поколения на базе стандарта LTE является одним из наиболее перспективных направлений развития современного отечественного законодательства в сфере связи. Поэтому весьма актуальной является специальная литература, посвященная правовому обеспечению внедрения LTE-технологий.В предлагаемой книге анализируются правовые проблемы развития LTE-технологий и перераспределения
Статья посвящена особенностям разработки преселекторов цифровых радиоприемных устройств. Она может быть полезна как студентам, изучающим радиотехнику, так и специалистам, занимающимся проектированием таких устройств. Опубликовано: Труды 13-й Российской научно-технической конференции Калуга 2014 г. Стр. 283. КНИИТМУ – Калужский НИИ телемеханических устройств. The article is devoted to the peculiarities of the development of preselectors.
В книгу включены истории жизни и наставления семи очень необычных женщин, представляющих различные духовные традиции, живших в разные исторические периоды. У столь непохожих друг на друга, у них есть одно общее качество – опьяненность Богом и поглощенность Им.Глубоко почитаемые в духовном мире, они несут свет истинного постижения, демонстрируя своим примером возможность раскрытия бесконечного потенциала, скрытого в каждом человеке.
В основе романа Марии Рыбаковой, известной благодаря роману в стихах «Гнедич», – реальная история российского поэта-вундеркинда Ники Турбиной, которая начала писать взрослые стихи, когда была еще ребенком, прославилась на весь мир и, не выдержав славы, погибла. Но Ника – лишь один из возможных прототипов. Рыбакова в образе своей героини соединяет черты поколения и пишет о трагическом феномене Поэта в современном мире.Увлекательный остросюжетный р
Сказка для дошкольного и младшего школьного возраста. Близнецы Кристинка и Вадик празднуют день рождения. 7 лет. Их ждут сюрпризы, приключения, они узнают много нового о мире книг и компьютеров.
Я давала себе сотни клятв, что никогда не заговорю с ним. Никогда не подпущу его. Никогда не прощу его после всего, что он сделал со мной. Но Десмонд Аматорио разрушил все мои «никогда». Он снова втянул меня в свою игру. Но на этот раз он не прячет свои чувства за холодной стеной. Десмонд открывает для меня новый мир, полный удовольствия и наслаждения. И я так увлеклась, что не заметила, как тайны его семьи разрушили на тысячи осколков все, что з