В статье представлены технические решения бренда BLITZSensor, которые позволяют построить высокоточные системы измерения параметров движения для широкого спектра задач. Подробно рассмотрены изделия базовой линейки BLITZSensor, включающей бюджетные инклинометры и блоки навигации.
ООО «ИНЕЛСО», г. Санкт-Петербург
Датчики BLITZSensor для инерциальных систем
В основном BLITZSensor – это высокоточные сенсоры и системы навигации и управления, построенные на базе различных чувствительных элементов и технологий передачи данных, благодаря чему в этой продуктовой линейке можно найти изделия для систем любого масштаба, начиная от небольших, вроде электросамоката, и заканчивая дорогостоящими высокоточными системами.
В портфолио BLITZSensor присутствуют датчики угла, инклинометры, электронные компасы и гирокурсовертикали, инерциальные измерительные модули, гироскопы, интегральные системы навигации, измерительные блоки и другие современные измерительные устройства, которые необходимы для задач определения положения в пространстве. Сегодня такие решения используют на транспорте, в строительной технике, роботизированном медицинском оборудовании, в АСУ ТП, при испытаниях летательных аппаратов, в энергетике, а также в системах виртуальной реальности, анализа движения и т. д.
Решения BLITZSensor
Перечислим лишь изделия, входящие в базовую линейку:
- бескорпусные датчики на разных физических принципах – микросборки для интеграции в приборы потребителей;
- блоки инерциальных навигационных систем с приемниками спутниковой навигации или без них (ИНС, ИНС + ГНСС);
- инерциальные измерительные модули с беспроводным интерфейсом;
- цифровые инклинометры;
- цифровые инклинометры повышенной точности;
- переключатели с двухплоскостным аналоговым датчиком наклона.
Как самостоятельные изделия позиционируются промышленные виброакселерометры BS-VBAW01-485, мультисистемные приемники спутниковой навигации с режимом RTK BS-RTKW-M, беспроводные адаптеры стандарта BLE дальностью до 50 м и преобразователи интерфейсов USB в TTL/RS-232/RS-485.
Компоненты датчиков BLITZSensor
Большинство инерциальных продуктов BLITZSensor построено на базе чипов семейства MPU-6000, которые сначала производила компания Invensense, а позже TDK. Хотя сегодня MPU-6500 и MPU-9250 вытесняются в производственной программе TDK более современными кристаллами, они проверены временем и до сих пор надежно работают во множестве изделий Arduino и им подобных, а также в полетных контроллерах типа ArduPilot и Pixhawk. В составе модулей BLITZSensor вышеупомянутые блоки чувствительных элементов и формирователей сигналов используются предельно эффективно.
В особо точных инклинометрах BLITZSensor применяется еще один мировой бестселлер – блок акселерометров Murata SCA3300.
В тех случаях, когда для решения навигационных задач не хватает производительности встроенного в MPU-9250 датчика магнитного поля, применяется магнитометр BS-MW31-SPI-I2C.
В некоторых моделях инклинометров выполняется комплексирование, то есть совместная обработка данных, измеренных одновременно двумя приборами – магнитометром Memsic MMC3630 и акселерометром Analog Devices ADXL355. Данные из двух источников позволяют получить более точную информацию.
И хотя в оборудовании BLITZSensor применяются хорошо известные, популярные компоненты, чего компания не скрывает, дальнейшая разработка датчиков требует большого труда и применения собственных интеллектуальных секретов. Схемотехника и конструкция блоков, алгоритмы обработки сырых данных и финальной заводской калибровки собранных узлов обеспечивают высокое качество и надежность оборудования, благодаря чему эта продукция получила массовое распространение как в Китае, так и за его пределами.
Серии базовой линейки BLITZSensor
Бескорпусные датчики
Младшие модели бескорпусной серии (табл. 1) – это датчики с шестью измерительными осями и, соответственно, шестью чувствительными элементами: тремя акселерометрами ±16 g и тремя гироскопами ±2000 °/с. В более старших моделях количество чувствительных элементов может быть доведено до 10 за счет добавления 3-осевого магнитометра и барометра (табл. 1). На микропрограммном уровне реализован фильтр Калмана, точность угловых измерений в зависимости от режима работы может варьироваться от 0,05 до 1°. Диапазон рабочих температур –40…+85 °C. Габариты большинства моделей 15 × 15 × 2 мм. Такие характеристики позволяют легко встроить измерительный узел в изделие заказчика.
Таблица 1. Бескорпусные датчики BLITZSensor (увеличить изображение)
Блоки инерциальных навигационных систем (ИНС, ИНС + ГНСС)
Блоки инерциальной и инерциально-спутниковой навигации (табл. 2) могут быть оснащены полным или сокращенным набором датчиков, мультисистемным приемником ГНСС или встроенной антенной либо могут иметь возможность подключения внешней антенны. Но в любом случае все изделия серии обеспечивают расчет кватернионов, курсовой информации, положения, приземной скорости. Версия в металлическом корпусе с защитой IP67 позволяет размещать модуль на внешней поверхности транспортного средства.
Таблица 2. Блоки BLITZSensor ИНС, ИНС + ГНСС (увеличить изображение)
Беспроводные инерциальные измерительные модули
Измерительные модули с беспроводными каналами обмена данными (табл. 3) оснащены встроенным аккумулятором и радиоинтерфейсами Wi-Fi или Bluetooth 2.0/BLE. Поддержка беспроводной связи дает дополнительные возможности. Такой датчик можно применять для широкого круга задач: от бесконтактного мониторинга строительных конструкций до дистанционного управления машинами и механизмами. Производитель предлагает готовое ПО для конфигурирования и работы в разных операционных системах в режиме реального времени.
Таблица 3. Беспроводные инерциальные измерительные модули BLITZSensor (увеличить изображение)
Цифровые инклинометры
В данном случае инклинометры – отчасти формальное название. Прибор инклинометр предназначен для измерения угла наклона объектов относительно гравитационного поля Земли и может быть как механическим, так и электронным. Между тем в МЭМС-инклиномеры BLITZSensor (табл. 4) встроен полный набор инерциальных датчиков, что позволяет работать вне зависимости от начальной пространственной ориентации блока. Цифровые приборы BLITZSensor программно настроены для точных угловых измерений в различных режимах. Они оснащены прочными корпусами для работы в промышленных условиях, а разнообразные интерфейсы позволяют потребителю встраивать их в свои измерительные системы прямо «из коробки».
Таблица 4. Цифровые инклинометры BLITZSensor (увеличить изображение)
Цифровые инклинометры повышенной точности
Исполнение цифровых инклинометров в металлических корпусах с внутренней температурной компенсацией обеспечивает долговременную стабильность и точность угловых измерений до 0,001° в условиях внешних воздействий (табл. 5).
Таблица 5. Цифровые инклинометры BLITZSensor повышенной точности (увеличить изображение)
Переключатели с двухплоскостным аналоговым датчиком наклона
Переключатели BLITZSensor (табл. 6) поддерживают настройку режимов измерений по двум осям, а также управление подключенной нагрузкой. Модели этой линейки способны работать в условиях вибрации 10…1000 Гц с амплитудой 10 g СКЗ и выдерживать трехкратные ударные нагрузки 3500 g 0,5 мс по каждой из осей. Срок службы переключателей, заявленный производителем, 55 000 ч.
Таблица 6. Переключатели BLITZSensor с двухплоскостным аналоговым датчиком наклона (увеличить изображение)
Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(114)_2024
А. Е. Бекмачев, менеджер проекта,
ООО «ИНЕЛСО», г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (343) 272‑9280,
e‑mail: mail@sensorika.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ИНЕЛСО»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
