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
Вы держите в руках практическое справочное пособие по бытовым счетчикам газа и газоанализаторам, в котором помимо технических характеристик популярных устройств для газового оборудования и практических рекомендаций по эксплуатации дан анализ развития газовой отрасли. В книге рассказано, – как устроено современное газовое хозяйство, для того, чтобы было удобно выбирать, устанавливать газовое оборудование и контролировать его состояние.Воспользовав
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
Несколько лет интерес разработчиков электронной аппаратуры и радиолюбителей связан с цифровыми программируемыми исполнительными устройствами, управление которых осуществляется посредством Интернета и сети Wi-Fi. К их достоинствам относят высокую точность, возможность размещения до двух десятков независимых цифровых датчиков на одном трехпроводном шлейфе длиной до 50 метров и управление несколькими десятками независимых каналов (исполнительных уст
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.
Рассматривается влияние на здоровье различных антропогенных неионизирующих электромагнитных полей (ЭМП), которые уже признаны возможными канцерогенами. Здесь даны рекомендации (в основном малоизвестные или новые) по эффективному снижению риска вреда для здоровья от ряда устройств. Особое внимание уделено вопросам безопасного использования смартфонов. Компетенция автора подтверждена 40-летним опытом работы, его диссертацией и десятками публикаций,
Большой сборник рассказов выпускников славного Радиотехнического факультета Новосибирского электротехнического института. Энциклопедия РТФ НЭТИ (РЭФ НГТУ) и Список всех выпускников РТФ НЭТИ 1953-1994 г. по группам. Студенческая юность. Вспомним наш лозунг "Long live РТФ"!
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
Единственное, что объединяет эти рассказы, это не очень буйная фантазия автора…
С давних времен на земле существуют проклятые места. Раньше их боялись и старались избегать. Но с активным ростом городов на место страха пришла жажда наживы. Историей уже никто не интересуется, главное, чтобы было выгодное расположение. Так молодая пара оказалась постояльцами отеля, который ранее был пристанищем нечести. Чем обернётся для них соседство с не упокоенными душами?