Construção de um Localizador Norte MEMS Miniaturizado de Alta Precisão
Dec 23, 2024
Pontos-chaveProduto: Localizador de Norte MEMS Miniaturizado de Alta PrecisãoPrincipais características:Componentes: Unidade de Medição Inercial (IMU) com giroscópio e acelerômetro MEMS de 3 eixos, além de circuitos de alimentação, controle e exibição.Função: Fornece uma direção precisa de forma autônoma, sem ser afetada por satélites ou condições meteorológicas.Aplicações: Utilizado em mineração, exploração de petróleo, navios e túneis.Navegação inercial: mede a posição, a velocidade e a aceleração usando giroscópios e acelerômetros.Conclusão: O localizador de polos MEMS está evoluindo em termos de design, com modelos como o NF1000 adaptando-se a formatos cilíndricos para indústrias especializadas, como a de perfilagem de petróleo.Como instrumento para medir o ângulo entre o norte e o norte verdadeiro, o localizador de norte pode fornecer informações precisas de orientação e atitude em ambientes estáticos, desempenhando um papel importante em mineração, perfuração de petróleo, equipamentos navais, perfuração de túneis e outras áreas. Atualmente, todos os setores têm exigências cada vez maiores em relação ao tamanho e à precisão dos localizadores de norte, o que levou à crescente miniaturização e precisão desses equipamentos.Inicialmente, começarei pelo ponto de vista básico, focando na composição do sistema de busca do norte, para que todos possam entender o localizador de norte com mais clareza.Os componentes básicos do buscador do norteO localizador norte MEMS pode fornecer informações de direção para o corpo em movimento de forma totalmente autônoma, funcionando 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 oferece uma boa interface homem-máquina.O localizador de norte MEMS é composto principalmente pelo módulo de medição inercial (IMU) e pela parte de circuito impresso, e o diagrama de blocos do hardware é mostrado na Figura 1. A unidade de medição inercial (IMU) é composta por um giroscópio e um mecanismo rotativo. A parte do circuito impresso é composta principalmente por quatro placas de circuito impresso, incluindo: placa de alimentação, placa de controle, placa do amplificador de potência e placa de base. A Tabela 1 mostra os componentes do sistema de busca do norte.Figura 1. Diagrama de blocos de hardware do buscador norte.Tabela 1 Componentes do buscador NorteO painel do localizador de norte MEMS possui dois indicadores: indicador de localização do norte e indicador de alimentação; dois botões: botão de localização do norte e interruptor de alimentação; um visor digital de cinco dígitos e sete segmentos; um fusível; e dois conectores externos: uma tomada de alimentação e uma tomada de interface de comunicação.O sistema de busca do norte é composto por unidades de medição inercial e algoritmos, seguindo o mesmo princípio do sistema de navegação inercial. A diferença reside no fato de que algoritmos distintos formam sistemas diferentes. Portanto, o sistema de busca do norte também é um sistema de navegação inercial.O sistema de navegação inercial pode medir informações de posição, velocidade e aceleração instantâneas e velocidade angular por meio de componentes de medição inercial, sem interferência do ambiente externo, sem radiação e de forma secreta, podendo fornecer continuamente informações de posição, ângulo de atitude, velocidade linear, velocidade angular e outros parâmetros nas áreas de aviação, aeroespacial, navegação e militar.O princípio básico da navegação inercial é mostrado na Figura 2. O sistema de coordenadas apresentado na figura é o oxy, onde (x,y) representa a posição instantânea. Na plataforma de um sistema de navegação inercial, as velocidades Vx e Vy, bem como as posições instantâneas x e y, são obtidas por meio de cálculos computacionais. Nesses casos, os eixos x e y controlam os eixos de medição de dois acelerômetros, respectivamente, e cada acelerômetro mede a aceleração nesses dois eixos.Figura 2. Princípio básico da navegação inercial.No sistema de navegação inercial, a superfície da Terra é considerada esférica, então a posição vetorial é representada pela longitude e latitude e, se os eixos x e y apontarem para o norte e leste, respectivamente, a posição vetorial é representada pela longitude e latitude:Onde R é o raio da Terra; φ0 – latitude inicial da espaçonave; λ0 – longitude inicial da espaçonave;φ – posição geográfica de latitude do portador; λ – posição geográfica de longitude do portador;vx – velocidade no 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 é composto por três partes: a unidade de medição inercial, o computador e o visor. A aceleração da aeronave em movimento nas três direções (transversal, longitudinal e vertical) é medida pelos três acelerômetros, e a rotação da aeronave nas mesmas três direções (longitudinal e vertical) é medida pelo giroscópio com três graus de liberdade. O computador calcula a velocidade e a posição da aeronave; todos os dados de navegação são exibidos no visor.ConclusãoA maioria dos localizadores de norte tem formato cúbico, mas com a crescente demanda de diversos setores, a aparência desses dispositivos também está mudando. Por exemplo, o NF1000 é um localizador de norte projetado para perfilagem de petróleo, perfuração direcional e mineração, e seu formato evoluiu significativamente, passando de um cubo para um cilindro, que se adapta bem ao formato da sonda. Por ser um localizador de norte MEMS, ele contém um giroscópio MEMS de três eixos e um acelerômetro MEMS de três eixos.Espero que, por meio deste artigo, você possa compreender a estrutura de um localizador de norte MEMS miniaturizado de alta precisão. Caso tenha interesse em obter mais informações sobre localizadores de norte, entre em contato conosco. NF1000Sistema de Navegação Inercial com Buscador Norte Dinâmico de Alto Desempenho em MEMS