Всем большой привет!!!

При постройке собственного сверхлегкого самолета назрела необходимость в авиагоризонте. Из недорогих альтернатив - возможность применения MEMS гироскопа. Но он не подходит, по причине большой нестабильности нуля. Уход до 0.5 град/сек, что очень плохо. Существуют лазерные гироскопы, но они дороги, потребляют много энергии и тяжелы для сверхлегкой авиации.

У меня возникла идея: что если основываясь на принципах лазерного гироскопа, сделать гироскоп на кварцевых резонаторах. В лазерном гироскопе следят за оптической интерференционной картиной, а я буду следить за электрическим аналогом такой картины. Т.е. нужно будет сравнивать частоту/фазу двух кварцевых генераторов. Но гложут сомнения... Будет ли меняться частота колебаний пластины кварцевого резонатора при ее перемещении в пространстве?

Рисунок поясняет то, что я имею ввиду.

Стоит ли развивать эту тему или я чего не понимаю?

Спасибо за разъяснения и помощь!!!

Принцип работы МЭМС гироскопв, если грубо подытожить (в зависимости от конструкции) основан на исменении частоты и формы колебаний чувсвительной массы от дейсвующей угловой скорости.

Скорей всего изменение частоты кврацевого резонатора будет носить ничтожный характер (если вообще будет). В противном случае, чтобы тварилось со всей цивровой вычислителной техникой при ее перемещении в пространстве.

Такие гироскопы есть, но там пьезоэлементы большие, со специально подобранным типом колебаний и специальной формы (похожие на рюмку). Стоимость не меньше обычных гироскопов. В стандартных кварцевых резонаторах тип колебаний, наоборот, выбирается таким, чтобы внешние возмущения не влияли на резонатор.

Т.е. идея здравая. Ок. Тогда, какой кварцевый резонатор может подойти для этой затеи? Уж очень хочется поэксперементировать.

Здесь, наверное, подойдет резонатор с активным элементом в виде бруска.

Спасибо!!!

Сообщение отредактировал Rostislav - Jul 28 2010, 18:41

Может лучше взять готовый? Эпсон делает на кварцах, их используют в фото.
Статья про гироскопы.

Я эту статью раза два читал. Но все равно, спасибо! Датчики хорошие. Но пока применять не буду. Во-первых, у меня принцип, сделать по возможности все самому, и второе, хочется проверить идейку. Может быть что-то дельное выйдет? Да и просто любопытство раздирает. Только вот, не знаю какие кварцы взять? Есть у меня несколько типов, а пилить жалко. Какой формы там кристалл и как он ориентирован в корпусе - не знаю.

Из тех, что есть - не выйдет. Я же писал, что в генераторных кварцах выбирают такое направление колебаний, чтобы минимизировать внешнее воздействие. В них тип колебаний - сдвиговый. Изгибный из доставаемых сейчас только в камертонах типа часовых кварцев.

Сдвиговые колебания? Тогда не понятно, зачем делать активный элемент в виде плоской круглой пластины и помещать ее между двумя обкладками. Как же в таком случае будут появлятся сдвиговые колебания?

Сейчас раздраконю часовой резонатор и посмотрю что там. Скорее всего брусок, так как сдвиговые колебания на частоте 32768 Гц вызвать очень сложно.

Сломал часовой кварц. Похоже там камертон. Только вот не понятно, какие там колебания. Обкладки там с двух сторон. Но возбуждается камертон обычно в плоскости своих рогов. Может быть здесь крутильные колебания? Обычно пъезопластина колеблется в плоскости перпендикулярной плоскости в которой лежат обкладки.


Еще один претендент.


И еще один в низком корпусе. Последние два ВЧ.


Сообщение отредактировал Rostislav - Jul 29 2010, 07:43

Так, для информации. Самые распространенные ВЧ кварцы на AT и SC срезах имеют изменение частоты при изменении ориентации относительно Земли порядка 5Е-9 первый и 1Е-9 второй. Нетермостатированый кварц будет иметь уход от температуры гораздо больше. То есть нужны другие срезы.

Припоминается мне, что авиагоризонт в р/у моделях самолётов реализуется с помощью 4-х датчиков освещения... Достаточно точно и дёшево.

Вы говорите об изменении статического положения кварца? Тогда да. А при динамическом изменении положения? Мне кажется сила Кориолиса (для кварца это тормозная сила, снижающая его частоту работы) при высоких рабочих частотах должна быть очень большой?

Сообщение отредактировал Rostislav - Jul 29 2010, 11:23

Rostislav, а почему Вы решили, что МЕМС не подходит из-за стабильности нуля?
Суещствует масса твердотельных конструкций гировертикалей, сделанных на МЕМС датчиках.
Просто показания датчиков нужно корректировать по определённым алгоритмам.

И ещё 1 момент - даже если у Вас идеальный гироскоп, без дрейфа нуля, то он тоже всё равно не подойдёт для горизонта напрямую.
Дело в том, что Земля не является инерциальной системой отсчёта (она вращается
Если поставить такой идеальный гироскоп в канале крена (например), то на экваторе (если нос самолёта направлен на север или юг)
он покажет уход = 360/24 = 15 градусов в час.

Так что всё равно нужна коррекция !!!

Согласен. Ну во первых интересна сама идея и результат ее реализации. Во вторых я еще не отказался от MEMS технологии совсем. Я думаю, что на двух MEMS гироскопах можно построить очень прецезионную систему, если, например, вычислять синхронное изменение данных, а асинхронные (т.е. собственный уход каждого и щумы) фильтровать. Кстати, я не уверен что уход нуля у этих гороскопов постоянен во времени, а не случаен и не зависит от внешних факторов. Да и цена... Я кварцы покупал 10 рублей за штуку.

Остается открытым вопрос о выборе резонатора для эксперимента.

Сообщение отредактировал Rostislav - Jul 29 2010, 12:35

еще одна идея - на тензодатчиках: несколько рычажков с грузиками, к которым приклеены тензосопротивления

А изза чего частота должна меняться- сила тяготения земли? Тогда может мэмс акселерометр подойдет, они поле земли оч хорошо чуют... в статике