CN207050745U - 一种高精度小体积单轴陀螺仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度小体积单轴陀螺仪，通过在底座内平行设置主控电路板及传感器板，主控电路板上集成数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；传感器板上集成四个陀螺芯片和一个稳压芯片，将传感器板输出信号到所述主控电路板；通过主控电路板上的数据处理芯片进行数据处理，经各补偿芯片补偿后经数据输出端口输出数据，有效解决了因零位偏差没有经过补偿，输出结果误差较大的问题；同时，传感器板上集成稳压芯片，有效解决了电压不稳所带来的输出结果误差较大的问题；采用四个陀螺目的是利用对称布置陀螺信号的互补性，获得四倍于单个陀螺信号精度的性能，测量精度更高。
Description
技术领域
本实用新型属于惯性仪器仪表设备技术领域，主要用于稳定平台、汽车、舰船、飞机、导弹等载体设备旋转角速度的测量，具体涉及一种高精度小体积单轴陀螺仪。
背景技术
过去普遍使用机械式的角速率陀螺，如液浮角速率陀螺仪、挠性有旋转马达的角速率陀螺等。这些角速率陀螺在实际应用中存在体积大、价格昂贵、易损坏的缺点。
随着电子技术的进步，出现了许多微机械-电子系统的角速率陀螺，如开环角速率陀螺等，但这类角速率陀螺的输出受技术和成本的影响，陀螺的零位漂移受温度影响很大，有的角速率陀螺的零位偏差没有经过补偿，且输出电压受温度影响也很大，其输出结果有较大误差，如果直接采用此类角速率陀螺的输出数据，则不能真实的反应载体的运动，从而会对用户载体的运动监测及控制产生重大影响。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的零位偏差没有经过补偿、输出结果误差较大的缺陷提供了一种高精度小体积单轴陀螺仪。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高精度小体积单轴陀螺仪，包括方形框状结构的底座、与所述底座相适配的盖板以及水平安装于所述底座内部的主控电路板和平行安装于所述主控电路板上方的传感器板；所述主控电路板上集成有数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；所述数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口之间相互电性连接；所述传感器板上集成有四个陀螺芯片和一个稳压芯片；四个所述陀螺芯片和一个稳压芯片之间相互电性连接；所述主控电路板与所述传感器板电性连接；所述传感器板输出信号到所述主控电路板。
进一步，所述传感器板上的四个陀螺芯片，其中两个设置于所述传感器板的同一面，另外两个所述陀螺芯片设置于其相对面，采用四个陀螺目的是利用对称布置陀螺信号的互补性，获得四倍于单个陀螺信号精度的性能。
进一步，为了提高传感器板和主控电路板的稳定性及可靠性，所述主控电路板及所述传感器板安装时首先采用704胶水平固定，预留出调试线缆和输出线缆后，采用环氧树脂灌封。
进一步，为了提高陀螺仪的使用寿命，所述主控电路板与所述传感器板均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。
进一步，为了防止使用过程中盖板及底座被腐蚀，所述底座及所述盖板均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。
优选地，所述盖板外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜或者涂层中的任意一种。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
本实用新型的高精度小体积单轴陀螺仪，通过在底座内平行设置主控电路板及传感器板，主控电路板上集成数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；传感器板上集成四个陀螺芯片和一个稳压芯片，将传感器板输出信号到所述主控电路板；通过主控电路板上的数据处理芯片进行数据处理，经各补偿芯片补偿后经数据输出端口输出数据，有效解决了因零位偏差没有经过补偿，输出结果误差较大的问题；同时，传感器板上集成稳压芯片，有效解决了电压不稳所带来的输出结果误差较大的问题；采用四个陀螺目的是利用对称布置陀螺信号的互补性，获得四倍于单个陀螺信号精度的性能，测量精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型的高精度小体积单轴陀螺仪的工作流程图；
图2为图1中主控电路板的正面结构示意图；
图3为图1中主控电路板的背面结构示意图；
图4为图1中传感器板的正面结构示意图；
图5为图1中传感器板的背面结构示意图；
图6为底座的结构示意图。
附图标记说明：1-底座；2-主控电路板；21-数据处理芯片；22-运算放大器；23-DA转换器；24-温度补偿芯片；25-线性补偿芯片；26-零位测试补偿芯片；27-数据输出端口；3-传感器板；31-陀螺芯片U1；32-陀螺芯片U2；33-陀螺芯片U3；34-陀螺芯片U4；35-稳压芯片。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
如图1～图6所示，一种高精度小体积单轴陀螺仪，包括方形框状结构的底座1、与所述底座1相适配的盖板(图中未示出)以及水平安装于所述底座1内部的主控电路板2和平行安装于所述主控电路板2上方的传感器板3；所述主控电路板2上集成有数据处理芯片21、运算放大器22、DA转换器23、温度补偿芯片24、线性补偿芯片25、零位测试补偿芯片26以及数据输出端口27；所述数据处理芯片21、运算放大器22、DA转换器23、温度补偿芯片24、线性补偿芯片25、零位测试补偿芯片26以及数据输出端口27之间相互电性连接；所述传感器板3上集成有陀螺芯片U1(31)、陀螺芯片U2(32)、陀螺芯片U3(33)、陀螺芯片U4(34)和一个稳压芯片(35)；四个所述陀螺芯片和稳压芯片35之间相互电性连接；所述主控电路板2与所述传感器板3电性连接；所述传感器板3输出信号到所述主控电路板2。
优选地，所述传感器板2上的四个陀螺芯片，陀螺芯片U1(31)与陀螺芯片U2(32)设置于所述传感器板3的正面，陀螺芯片U3(33)与陀螺芯片U4(34)设置于所述传感器板3的的背面；稳压芯片35与陀螺芯片U1(31)设置于所述传感器板3的的同一面。
优选地，为了提高传感器板3和主控电路板2的稳定性及可靠性，所述主控电路板2及所述传感器板3安装时首先采用704胶水平固定，预留出调试线缆和输出线缆后，采用环氧树脂灌封。
优选地，为了提高陀螺仪的使用寿命，所述主控电路板2与所述传感器板3均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。
优选地，为了防止使用过程中盖板及底座1被腐蚀，所述底座1及所述盖板均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。
优选地，所述盖板外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜或者涂层中的任意一种。
作为本实施的优选方案，本实施例中所述盖板外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜。
优选地，所述数据处理芯片21采用高速数字处理器。
本实用新型的高精度小体积单轴陀螺仪的工作原理如下：
使用时，将本实用新型的高精度小体积单轴陀螺仪安装在稳定平台、汽车、飞机、导弹等载体上，通电后，传感器板3上的陀螺芯片U1(31)和陀螺芯片U2(32)采集z轴方向上的旋转角速度信息，陀螺芯片U3(33)和陀螺芯片U4(34)采集绕z轴方向上的旋转角速度信息；稳压芯片35为四只芯片输出稳定电压后，四只芯片所采集到的角速度信号输入到主控电路板2上，经过数据处理芯片21及运算放大器22进行数据处理后后，再经过温度补偿芯24、线性补偿芯片25、零位测试补偿芯片26做出相应的数据补偿后，最后通过数据输出端口27将倾斜角度信息输入到相应的设备中。
以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，包括方形框状结构的底座、与所述底座相适配的盖板以及水平安装于所述底座内部的主控电路板和平行安装于所述主控电路板上方的传感器板；所述主控电路板上集成有数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；所述数据处理芯片、运算放大器、DA转换器、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口之间相互电性连接；所述传感器板上集成有四个陀螺芯片和一个稳压芯片；四个所述陀螺芯片和一个稳压芯片之间相互电性连接；所述主控电路板与所述传感器板电性连接；所述传感器板输出信号到所述主控电路板。
2.根据权利要求1所述的高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，所述传感器板上的四个陀螺芯片，其中两个设置于所述传感器板的同一面，另外两个所述陀螺芯片设置于其相对面。
3.根据权利要求1或2所述的高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，所述主控电路板及所述传感器板安装时首先采用704胶水平固定，预留出调试线缆和输出线缆后，采用环氧树脂灌封。
4.根据权利要求3所述的高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，所述主控电路板与所述传感器板均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。
5.根据权利要求1所述的高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，所述底座及所述盖板均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。
6.根据权利要求1或5所述的高精度小体积单轴陀螺仪，其特征在于，所述盖板外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜或者涂层中的任意一种。
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|---|---|---|---|---|
| CN108571958A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-09-25 | 重庆市皓颖科技发展有限公司 | 一种高精度微型三轴陀螺仪 |
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| CN114152247A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-08 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种小体积高精度mems惯性测量单元 |
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