Надежный, прочный и повторяющийся: Электролитические датчики наклона живой и хорошо в 2017 году

Несмотря на рост популярности датчиков наклона MEMS, электролитические датчики наклона остаются стандартом для промышленного применения, как объясняет Шон Орр (Shawn Orr), инженер компании The Fredericks.

Отчасти благодаря их широкому использованию в коммерческих приложениях, MEMS датчики наклона и акселерометры более распространены и часто более легко узнаваемы конструкторами и потребителями. Несмотря на это, электролитические датчики наклона в последние годы продолжают демонстрировать значительный рост популярности для промышленного применения. Некоторые из этих приложений включают в себя строительные транспортные средства, строительные инструменты, такие как лазерные нивелиры, нивелирование в фургонах (рекреационных транспортных средствах), мобильное спутниковое позиционирование, а также геофизический и структурный мониторинг. В этих приложениях срок службы продукта измеряется годами, а не месяцами, и точность датчиков имеет решающее значение для конечного пользователя. Также очень важно, чтобы эта точность сохранялась до тех пор, пока продукт конечного пользователя остается в эксплуатации.

Стоимость высокой точности

Точность - это наиболее важная метрика производительности для любого датчика наклона, которую большинство производителей определяют, комбинируя несколько спецификаций, включая, но не ограничиваясь, повторяемость, дрейф, линейность и производительность по температуре. Существуют значительные различия в точности, а точнее в повторяемости, предлагаемой серийно выпускаемыми MEMS датчиками наклона по сравнению с электролитическими датчиками наклона. Более дешевые электролитические датчики наклона могут обеспечивать повторяемость в диапазоне от ±0,001° (±5 дуговых секунд) до ±0,1°, в то время как более дорогие концевые электролитические датчики достигают субдуговой второй повторяемости. Экстремальная точность обеспечивается только самыми дорогими MEMS датчиками наклона, которые часто также требуют нескольких дорогостоящих опорных компонентов, что еще больше увеличивает общую стоимость конечного продукта.

Затраты на вспомогательные компоненты

Небольшие колебания напряжения могут существенно повлиять на точность датчиков наклона MEMS. В частности, они могут вызвать смещение во времени и температуру, что может привести к необходимости повторной калибровки датчиков. Для достижения оптимальной производительности высокоточные и стабильные (и дорогостоящие) источники питания должны быть интегрированы в конструкции, в которых используются датчики наклона MEMS для высокоточного или промышленного применения. Для сравнения, логометрический принцип измерения, используемый для электролитических датчиков наклона, делает их гораздо менее чувствительными к колебаниям напряжения и позволяет использовать более дешевые источники питания.

Долговечность и Долговечность

Еще одним фактором, который может существенно повлиять на работу датчика наклона, является его экологическая долговечность. В этом случае датчики наклона MEMS могут быть ограничены возможностями упаковки и температурными диапазонами. Готовые электролитические датчики наклона для сравнения предлагают диапазон рабочих температур от -40 °C до 85 °C с температурным диапазоном хранения от -55 °C до 125 °C и стандартно поставляются в герметичной упаковке.

Другой способ повлиять на экологическую долговечность датчиков наклона MEMS с течением времени - это изменение свойств материала. Если упростить конструкцию датчика MEMS и представить его как пружину с прикрепленной к ней неподатливой массой, так как пружина движется в течение всего срока службы датчика и подвергается ударам, вибрациям и перепадам температур, то его пружинная константа будет меняться. И наоборот, электролитические датчики не содержат движущихся частей и поэтому не проявляют никакого ухудшения эксплуатационных характеристик из-за ударов, вибраций или перепадов температур с течением времени. Варианты упаковки и монтажа электролитических датчиков наклона включают в себя несколько различных вариантов, некоторые из которых могут быть припаяны непосредственно к печатной плате, а другие могут быть установлены снаружи и подключены к печатной плате. Наличие сквозного отверстия для монтажа обеспечивает прочное соединение и облегчает выравнивание датчика, что может быть более сложным при использовании пакета наклонных датчиков MEMS для поверхностного монтажа.

Простота интеграции

Существует распространенное заблуждение, что электролитические датчики наклона трудно интегрировать в конструкцию, чем MEMS датчики наклона, потому что электролитические датчики требуют компонентов переменного тока для сигнала привода переменного тока. Реальность такова, что электролитический датчик может быть интегрирован со всеми компонентами постоянного тока, включая микроконтроллер (который уже присутствует в большинстве современных конструкций) и оптический усилитель с несколькими пассивными компонентами, включая резисторы и конденсаторы.

Будущее электролитических датчиков наклона

Электролитические датчики наклона широко используются, по крайней мере, с 1960-х годов, при этом такие производители, как Fredericks, продолжают внедрять новшества и совершенствовать эту уже хорошо зарекомендовавшую себя технологию в 21-м веке.