Construção de MEMS North Finder miniaturizado de alta precisão

Pontos-chave

• • Produto: MEMS North Finder miniaturizado de alta precisão

    Principais recursos:

    • Componentes: Unidade de Medição Inercial (IMU) com giroscópio e acelerômetro MEMS de 3 eixos, além de circuitos de alimentação, controle e exibição.
    • Função: Fornece rumo preciso de forma autônoma, não afetado por satélites ou clima.
    • Aplicações: Usado em mineração, exploração de petróleo, navios e túneis.
    • Navegação Inercial: Mede posição, velocidade e aceleração usando giroscópios e acelerômetros.

    Conclusão: O design do MEMS North Finder está evoluindo, com modelos como o NF1000 adaptando-se a formatos cilíndricos para indústrias especializadas, como a extração de petróleo.

Como um instrumento para medir o ângulo entre o norte e o norte verdadeiro, o localizador de norte pode fornecer informações precisas de orientação e atitude no ambiente de base estática e desempenha um papel importante na mineração, exploração de petróleo, equipamentos de navios, penetração de túneis e outros campos. Hoje em dia, todas as esferas da vida têm requisitos cada vez mais elevados para o tamanho e precisão do buscador do norte, de modo que o buscador do norte é mais preciso e miniaturizado.

Originalmente, começarei do ponto de vista básico, focando na composição do sistema de busca do norte, para que todos possam entender o localizador do norte com mais clareza.

Os componentes básicos do buscador do norte

O localizador norte MEMS pode fornecer informações de direção ao corpo em movimento de maneira totalmente autônoma, trabalhando sem depender de satélites, não sendo afetado pelo clima e não exigindo operações complexas. Ele não apenas fornece a interface de saída de dados para o computador, mas também fornece uma boa interface homem-máquina.

O localizador MEMS North é composto principalmente pelo módulo de medição inercial (IMU) e pela parte da linha, e o diagrama de blocos de hardware é mostrado na Figura 1. A unidade de medição inercial (IMU) é composta por giroscópio e mecanismo rotativo. A parte do circuito é composta principalmente por quatro placas de circuito, incluindo: placa de potência, placa de controle, placa amplificadora de potência e placa de base. A Tabela 1 mostra os componentes do sistema de busca ao norte.

Figura 1 Diagrama de blocos de hardware do buscador norte

Tabela 1 Componentes do buscador Norte

Existem dois indicadores no painel do localizador norte MEMS: indicador norte buscador e indicador de fonte de alimentação; Dois botões: botão norte e botão liga / desliga; Um display digital de cinco dígitos e sete segmentos; Um fusível; O dispositivo é conectado externamente com dois conectores: uma tomada de alimentação e uma tomada de interface de comunicação.
O localizador Norte é composto por unidades de medida inercial e algoritmos, que segue o mesmo princípio do sistema de navegação inercial, a diferença é que algoritmos diferentes formam sistemas diferentes. Portanto, o sistema de busca ao norte também é um sistema de navegação inercial.
O sistema de navegação inercial pode medir informações de posição, velocidade instantânea e aceleração e velocidade angular através de componentes de medição inercial sem interferência do ambiente externo, sem radiação e em segredo, e pode fornecer continuamente posição, ângulo de atitude, velocidade linear, velocidade angular e outras informações de parâmetros em aviação, aeroespacial, navegação e campos militares.
O princípio básico da navegação inercial é mostrado na Figura 2. O sistema de coordenadas mostrado na figura é oxy, onde (x,y) é a posição instantânea. Na plataforma de um sistema de navegação inercial, a velocidade Vx, Vy e a posição instantânea x e y são obtidas através de cálculo computacional, onde os eixos x e y controlam os eixos de medição de dois acelerômetros respectivamente, e o acelerômetro é usado para medir a aceleração dos dois eixos.

Figura 2 Princípio básico da navegação inercial

No sistema de navegação inercial, a superfície da Terra é considerada esférica, então a posição do vetor é representada pela longitude e latitude e, se os eixos x e y apontam para norte e leste respectivamente, a posição do vetor é representada pela longitude e latitude:

Onde R é o raio da Terra; φ0 – latitude inicial do transportador; λ0 – longitude inicial do transportador;
φ – posição geográfica do transportador; λ – a posição da longitude geográfica do transportador;
vx – velocidade sentido norte; vy – velocidade no sentido leste.
Uma unidade de medição inercial, também chamada de unidade de navegação inercial, consiste em um acelerômetro e um giroscópio. O sistema de navegação inercial consiste em três partes, incluindo a unidade de medição inercial, o computador e o display. A aceleração da aeronave movendo-se em três direções, transversal, longitudinal e vertical, é medida por três acelerômetros, e a rotação da aeronave em três direções, longitudinal e vertical, é medida pelo giroscópio com três graus de liberdade. O computador calcula a velocidade e a posição do avião; Todos os tipos de dados de informações de navegação são exibidos no display.

Conclusão

A maior parte do buscador do norte tem formato de cubo, mas com a crescente demanda de várias indústrias, a aparência do buscador do norte também muda. Por exemplo, o NF1000 é um buscador norte projetado para exploração de petróleo, perfuração direcional e mineração, e seu formato fez um grande avanço, evoluindo de um cubo para um cilindro, que pode ser bem adaptado ao formato da sonda. Por ser um buscador norte MEMS, ele contém um giroscópio MEMS de três eixos e um acelerômetro MEMS de três eixos.
Espero que através deste artigo você possa entender a estrutura do localizador norte MEMS miniaturizado de alta precisão. Se você estiver interessado em mais conhecimento sobre o buscador norte, entre em contato conosco.