نگارش پایان نامه درباره کنترل فرآیند تحریک در ژیروسکوپ ارتعاشیMEMS- فایل ۲ |
- مدلهای ریاضی و روابط دینامیکی
- عوامل و منابع خطا و روشهای احتمالی جبرانسازی و کاهش آنها
- حدود دقت و کاربردهای ممکنه
۶-۱- تقسیم بندی ساختاری میکروجایروها:
ساختارهای معمول میکروجایروها را در تقسیمبندی زیر میتوان قرار داد:
۱-۶-۱- میکروجایروی ارتعاشی نقطهای
۲-۶-۱- میکروجایروی ارتعاشی دیسکی
۳-۶-۱- میکروجایروی موجی حلقوی
۴-۶-۱- میکروجایروهای شاخهای (دیاپازونی، چند شاخه، شانهای و تیرمرتعش)
۵-۶-۱- میکروجایروهای اپتیکی (MOEMS)
۱-۶-۱- میکروجایروی ارتعاشی نقطهای (جرم متمرکز)
ژیروسکوپهای میکرو الکترومکانیکی ارتعاشی تخت (صفحهای)، به عنوان ژیروسکوپ سرعتی(Rate Gyro)، کاربرد فراوان در موارد مختلف از جمله واقعیت مجازی، ناوبری انفرادی، روباتیک و … دارند. شماتیک یک نمونه از این نوع ژیروسکوپ در شکل (۴-۱) نشان داده شده است، شماره۱ المان حساس ژیروسکوپ است که توسط فنرهای خمشی (شماره ۴) به قاب (شماره ۲) متصل شده؛ قاب نیز در جهت عمود بر آن توسط فنرهای خمشی (شماره ۵) به بدنه ژیروسکوپ (شماره ۶) متصل میگردد. ارتعاشات طبیعی جرم + قاب در جهت افقی توسط سیستم محرک الکترواستاتیکی (شماره ۳) تشدید میگردد. درصورت چرخش بدنه ژیروسکوپ حول محور عمود بر صفحه المان حساس (محور ورودی ژیروسکوپ) نیروی کوریولیس ایجاد شده باعث بروز نوسانات جرم حساس در جهت عمود بر ارتعاشات تحریک در صفحه المان حساس (در شکل در جهت قائم با فلش نشان داده شده است) میگردد. با اندازهگیری دامنه این ارتعاشات میتوان سرعت زاویهای چرخش بدنه حول محور ورودی را مشخص نمود. به جز ساختار فوقالذکر که دارای قاب میباشد، نوع بدون قاب نیز وجود دارد، که همان اصول کار فوق را دارا میباشد، که سیستم تحریک مستقیما به جرم اینرسی متصل میگردد.
شکل ۵-۱- مدل دینامیکی
شکل ۴-۱- یک نمونه میکروجایروی ارتعاشی نقطهای
۲-۶-۱- میکروجایروی ارتعاشی دیسکی
در این نوع میکروجایرو یک روتور دیسکی به چهار فنر عمود بر هم وصل گردیده و پایه فنرها نیز به صفحه زیر لایه (Substrate) متصل میباشد. روتور میتواند با توجه به درگیر بودن با فنرها حرکت رفت و برگشتی چرخشی در صفحه خود داشته باشد. این حرکت نوسانی در صورت وجود سرعت زاویهای خارجی حول دو محور دیگر دیسک حرکت کوریولیس ژیروسکوپی را بروز میدهد که میتوان از آن برای اندازهگیری سرعت زاویهای بهره گرفت.( شکل۶-۱)
برای تشریح بهتر اگر به محور Z در شکل (۶-۱) توجه شود، حرکت نوسانی رفت و برگشتی روتور حول آن توسط سیستم تحریک، تشدید شده و حال اگر حول محور x و y حرکت زاویهای در اثر گردش وسیله نقلیه پیدا شود، در محور سوم یک شتاب کوریولیس بوجود میآید، که عمود بر دو محور قبلی خواهد بود. این شتاب کوریولیس یک حرکت کوریولیس با دامنهای متناسب با سرعت چرخش زاویهای زیر لایه ایجاد میکند. با محاسبه دامنه این حرکت میتوان نرخ چرخش بدنه جایرو را تعیین نمود.
ویژگی بارز میکروجایروی دیسکی دو محوری تقارن دایرهای المان حساس آن (روتور اینرسی) میباشد. وقتی روتور اینرسی نوسان میکند، چرخش زیر لایه در حول محور x (به عبارت سادهتر یعنی چرخش مثلاً هواپیما حول محور x) شتاب کوریولیس را در حول محور y بوجود میآورد. که آن نیز به نوبه خود نوعی نوسان مورب روتور را در حول محور y ایجاد میکند و چون جایروی مکانیکی حول دو محور عمود بر هم (x,y) متقارن است هر چرخش حول محور y نیز نوعی نوسان عمود در حول محور x را بوجود آورده و سرعت چرخش حول این محور نیز میتواند اندازهگیری شود و منتج به ایجاد یک جایروی نرخی (Rate Gyro) دو محوری گردد.
شکل-a6-1-
میکروجایروی ارتعاشی دیسکی
شکل-b6-1-
میکروجایروی ارتعاشی دیسکی و تقدم محورها
۳-۶-۱- میکروجایروی موجی حلقوی
این نوع ژیروسکوپ با اقتباس از ژیروسکوپهای(Hemispherical Resonator Gyroscope) HRG ساخته شده است و براساس آشکارسازی نیروی کوریولیس و در نهایت نرخ سرعت زاویهای کار میکنند. این جایروها دارای انواع مختلفی هستند که در شکلهای (a-7-1) تا (e-7-1) ساختار آنها مشاهده میشود. انواع ساختارهای جایروهای ارتعاشی حلقوی به شرح ذیل میباشند:
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-01] [ 10:28:00 ب.ظ ]
|