RU64787U1 - VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED - Google Patents

VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED Download PDF

Info

Publication number
RU64787U1
RU64787U1 RU2007101463/22U RU2007101463U RU64787U1 RU 64787 U1 RU64787 U1 RU 64787U1 RU 2007101463/22 U RU2007101463/22 U RU 2007101463/22U RU 2007101463 U RU2007101463 U RU 2007101463U RU 64787 U1 RU64787 U1 RU 64787U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
pendulum
magnetic system
vibration gyroscope
insulating plates
Prior art date
Application number
RU2007101463/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Павлович Мезенцев
Евгений Николаевич Фролов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АЙСЕНС"
Евгений Николаевич Фролов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АЙСЕНС", Евгений Николаевич Фролов filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АЙСЕНС"
Priority to RU2007101463/22U priority Critical patent/RU64787U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU64787U1 publication Critical patent/RU64787U1/en

Links

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к вибрационным гироскопическим приборам, предназначенным для измерения угловой скорости. Сущность вибрационного гироскопа заключается в том, что инерционный узел выполнен в виде жесткой П-образной рамки, концы которой связаны двумя плоскими пружинами с маятником в виде балки, параллельной средней перекладине рамки, и ступицы, связанной с концами рамки двумя торсионами, при этом на балке, плоских пружинах, концах рамки и торсионах нанесен через изоляционный слой от их поверхностей общий проводник с выводными контактными площадками на ступице, имеющей выполненные симметрично с двух ее сторон базирующие платики, на которые установлены с зазором относительно рамки две изоляционные пластины, контур которых перекрывает среднюю перекладину рамки, при этом в каждой изоляционной пластине металлизацией на внутренней стороне напротив рамки образован электрод, одна из изоляционных пластин жестко связана с корпусом, на котором размещена магнитная система в виде П-образного магнитопровода с двумя плоскими магнитами на концах и установленного с зазорами относительно этих магнитов магнитопровода в виде бруса, причем концы плоских пружин с частью общего проводника на балке маятника инерционного узла расположены в зазорах магнитной системы. Предлагаемое конструктивное выполнение вибрационного гироскопа для измерения угловой скорости в соответствии с настоящей полезной моделью позволяют повысить надежность и ресурс вибрационного гироскопа при одновременном уменьшении его габаритов, упрощении конструкции и снижении его стоимости за счет исключения навесных упругих токоподводов, упрощения упругого подвеса и магнитной системы, а также существенного повышения в процессе изготовления прибора доли микроэлектронных (планарных) технологий.The proposed utility model relates to measuring technique, in particular, to vibratory gyroscopic devices designed to measure angular velocity. The essence of the vibration gyroscope is that the inertial unit is made in the form of a rigid U-shaped frame, the ends of which are connected by two flat springs with a pendulum in the form of a beam parallel to the middle crossbeam of the frame, and a hub connected to the ends of the frame by two torsions, while on the beam , flat springs, ends of the frame and torsion bars, a common conductor is applied through the insulating layer from their surfaces with terminal pads on the hub, having base plates made symmetrically on both sides of it, on which two insulating plates are renewed with a gap with respect to the frame, the contour of which overlaps the middle crossbeam of the frame, while an electrode is formed on each side of the insulating plate by metallization on the inner side opposite the frame, one of the insulating plates is rigidly connected to the housing on which the U-shaped magnetic system is placed a magnetic circuit with two flat magnets at the ends and a magnetic circuit with gaps relative to these magnets in the form of a bar, and the ends of the flat springs with a part of a common conductor on The pendulum of the inertial assembly are located in the gaps of the magnetic system. The proposed design of the vibration gyroscope for measuring angular velocity in accordance with this utility model allows to increase the reliability and life of the vibration gyroscope while reducing its size, simplifying the design and reducing its cost by eliminating hinged elastic current leads, simplifying the elastic suspension and the magnetic system, as well as a significant increase in the manufacturing process of the device, the share of microelectronic (planar) technologies.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к вибрационным гироскопическим приборам, предназначенным для измерения угловой скорости.The proposed utility model relates to measuring technique, in particular, to vibratory gyroscopic devices designed to measure angular velocity.

Известен гироскоп-акселерометр, который состоит из одной кремневой и двух стеклянных пластин. В кремневой пластине путем травления сформированы базовая рамка и два маятниковых узла, которые связаны с рамкой с помощью упругих перемычек. Маятники могут упруго перемещаться вдоль оси, нормальной плоскости пластины (патент США №5392650, класс 73/517 А, 1995 г.).Known gyroscope-accelerometer, which consists of one silicon and two glass plates. In the silicon wafer, a base frame and two pendulum assemblies are formed by etching, which are connected to the frame using elastic jumpers. Pendulums can elastically move along the axis of the normal plane of the plate (US patent No. 5392650, class 73/517 A, 1995).

Система возбуждения может вызывать колебания маятниковых узлов в противофазе в плоскости пластины, что, по сути, эквивалентно вращению всей пластины вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. При наличии вращения основания, на котором установлен акселерометр-гироскоп, его маятники под действием сил Кориолиса начнут совершать колебания с частотой возбуждения. Амплитуды колебаний маятников зависят от угловой скорости поворота прибора (здесь не рассматриваются смещения маятников, обусловленные движением прибора с ускорением).The excitation system can cause oscillations of the pendulum nodes in antiphase in the plane of the plate, which, in essence, is equivalent to the rotation of the entire plate around an axis perpendicular to its plane. In the presence of rotation of the base on which the accelerometer-gyroscope is mounted, its pendulums under the influence of the Coriolis forces will begin to oscillate with the excitation frequency. The oscillation amplitudes of the pendulums depend on the angular velocity of rotation of the device (the displacements of the pendulums due to the accelerated movement of the device are not considered here).

На базовую рамку кремниевой пластины с двух сторон жестко закреплены две стеклянные пластины с электродами, которые совместно с кремниевой пластиной, как общим электродом, образуют пару дифференциальных емкостных датчиков смещения маятников.Two glass plates with electrodes are rigidly fixed to the base frame of the silicon wafer on both sides, which together with the silicon wafer, as a common electrode, form a pair of differential capacitive pendulum displacement sensors.

Основными недостатками рассмотренного акселерометра-гироскопа являются, во-первых, невозможность изготовления кремниевой пластины с идентичными The main disadvantages of the considered accelerometer gyroscope are, firstly, the inability to manufacture a silicon wafer with identical

маятниковыми узлами, что приводит к дополнительной погрешности прибора, и, во-вторых, в данной конструкции достаточно сложно осуществить режим резонансной настройки колебаний маятников и маятниковых узлов.pendulum nodes, which leads to an additional error of the device, and, secondly, in this design it is quite difficult to implement the mode of resonant tuning of the oscillations of the pendulum and pendulum nodes.

Известен вибрационный гироскоп, который имеет корпус с установленным в нем узлом вибрирующего кольца, называемым также роторным узлом.Known vibration gyroscope, which has a housing with a vibrating ring assembly installed in it, also called a rotary assembly.

Роторный узел выполнен из единой пластины монокристалла кремния и состоит из ротора в виде внешнего кольца и внутренней ступицы, которые связаны друг с другом упругими элементами. Ступица соединена с корпусом также упругими связями. При этом ротор может совершать угловые колебания вокруг двух взаимно ортогональных осей (вокруг оси, нормальной плоскости кольца, и оси, расположенной в плоскости кольца).The rotor assembly is made of a single silicon single crystal plate and consists of a rotor in the form of an outer ring and an inner hub, which are connected to each other by elastic elements. The hub is also connected to the housing by elastic ties. In this case, the rotor can make angular oscillations around two mutually orthogonal axes (around an axis, the normal plane of the ring, and an axis located in the plane of the ring).

В гироскопе электростатические могут быть возбуждены угловые колебания ротора вокруг оси, нормальной его плоскости (оси возбуждения). При наличии вращения корпуса гироскопа под действием сил Кориолиса его ротор начинает совершать колебания вокруг второй оси (выходной оси) с амплитудой, которая пропорциональна угловой скорости поворота.In an electrostatic gyroscope, angular oscillations of the rotor around the axis normal to its plane (the axis of excitation) can be excited. In the presence of rotation of the gyroscope body under the action of Coriolis forces, its rotor begins to oscillate around the second axis (output axis) with an amplitude that is proportional to the angular velocity of rotation.

На корпусе гироскопа образована диэлектрическая подложка (изоляционный слой), на которой имеется два электрода. Электроды совместно с кремниевым ротором (как общим электродом) образуют дифференциальный емкостный датчик смещения ротора (патент США №5555765, класс 73/504.09, 1996)..A dielectric substrate (insulating layer) is formed on the gyroscope body, on which there are two electrodes. The electrodes together with a silicon rotor (as a common electrode) form a differential capacitive rotor displacement sensor (US patent No. 5555765, class 73 / 504.09, 1996) ..

К недостаткам данного гироскопа следует отнести следующее:The disadvantages of this gyroscope include the following:

1. Ротор гироскопа связан с корпусом упругим кардановом подвесом, который позволяет совершать ротору угловые колебания вокруг двух взаимно ортогональных осей. Реализация совершенного упругого подвеса такого типа достаточна сложна.1. The gyroscope rotor is connected to the housing by an elastic cardan suspension, which allows the rotor to make angular oscillations around two mutually orthogonal axes. The implementation of a perfect elastic suspension of this type is quite complicated.

2. Электроды дифференциального датчика смещения ротора и электроды электростатического возбуждения ротора имеют друг с другом емкостную связь, что приводит к влиянию системы возбуждения на систему 2. The electrodes of the differential rotor displacement sensor and the electrostatic excitation electrodes of the rotor are capacitively coupled to each other, which leads to the influence of the excitation system on the system

измерения и, соответственно, к ошибкам гироскопа.measurement and, accordingly, to the errors of the gyroscope.

3. В данной конструкции гироскопа трудно осуществить возбуждение ротора с достаточно большой амплитудой, что ограничивает достижения высокой чувствительности прибора.3. In this gyroscope design, it is difficult to excite a rotor with a sufficiently large amplitude, which limits the achievement of high sensitivity of the device.

Известен также вибрационный гироскоп, который имеет в своем составе узел, состоящий из трех пластин: кремниевой и двух изоляционных. В кремниевой пластине методами химического травления образована рамка и ступица, связанные друг с другом упругими торсионами. На ступице жестко закреплены с двух сторон изоляционные пластины, на которые нанесены металлизацией электроды, образующие совместно с кремниевой рамкой (как общим электродом) емкостные датчики смещения и электростатические датчики силы. Так как рамка относительно изоляционных пластин расположена с зазором, она может совершать угловые колебания вокруг одной оси (оси упругих торсионов). Колебания вокруг второй ортогональной оси рамка совершает совместно со всем узлом на упругой оси, перпендикулярной плоскости пластин. (Патент Российской Федерации №2219495, G01С 19/56, G01Р 9/04, 2002).Also known is a vibration gyroscope, which incorporates a node consisting of three plates: silicon and two insulating. In a silicon wafer, by means of chemical etching, a frame and a hub are formed, which are connected to each other by elastic torsions. On the hub, insulating plates are rigidly fixed on both sides, on which electrodes are applied by metallization, which form capacitive displacement sensors and electrostatic force sensors together with a silicon frame (as a common electrode). Since the frame relative to the insulating plates is located with a gap, it can perform angular vibrations around one axis (axis of elastic torsion bars). The frame vibrates around the second orthogonal axis together with the entire assembly on the elastic axis perpendicular to the plane of the plates. (Patent of the Russian Federation No. 2219495, G01C 19/56, G01P 9/04, 2002).

Указанный вибрационный гироскоп наиболее близок к предлагаемой полезной модели и поэтому принят за прототип.The specified vibration gyroscope is closest to the proposed utility model and therefore adopted as a prototype.

Необходимо отметить следующие недостатки прототипа:It should be noted the following disadvantages of the prototype:

1. Наличие упругих токоподводов для передачи сигналов с элементов гироскопа, движущихся с достаточно большой амплитудой, на неподвижные элементы приводит к снижению надежности и ресурса прибора.1. The presence of elastic current leads for transmitting signals from gyroscope elements moving with a sufficiently large amplitude to stationary elements leads to a decrease in the reliability and resource of the device.

2. Конструкция прибора относится к гибридному типу. Полный цикл его изготовления требует применения достаточно разнородных технологий, что повышает себестоимость производства прибора.2. The design of the device belongs to the hybrid type. The full cycle of its manufacture requires the use of rather diverse technologies, which increases the cost of manufacturing the device.

3. Относительная сложность выполнения магнитной системы, требующей, по меньшей мере, двух систем магнитопроводов.3. The relative complexity of the implementation of the magnetic system, requiring at least two magnetic circuit systems.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение надежности и ресурса вибрационного гироскопа при одновременном уменьшении его габаритов, упрощении конструкции и снижении его стоимости за счет исключения навесных упругих токоподводов, упрощения упругого подвеса и магнитной системы, а также существенного повышения в процессе изготовления прибора доли микроэлектронных (планарных) технологий.The technical result of this utility model is to increase the reliability and life of a vibrating gyroscope while reducing its dimensions, simplifying its design and reducing its cost by eliminating hinged elastic current leads, simplifying the elastic suspension and the magnetic system, and also significantly increasing the proportion of microelectronic (planar) in the manufacturing process ) technologies.

Указанный технический результат в вибрационном гироскопе, содержащем корпус, а также выполненный из единой пластины инерционный узел, упруго связанный с корпусом, изоляционные пластины с электродами и магнитную систему, достигается тем, что инерционный узел выполнен в виде жесткой П-образной рамки, концы которой связаны двумя плоскими пружинами с маятником в виде балки, параллельной средней перекладине рамки, и ступицы, связанной с концами рамки двумя торсионами, при этом на балке, плоских пружинах, концах рамки и торсионах нанесен через изоляционный слой от их поверхностей общий проводник с выводными контактными площадками на ступице, имеющей выполненные симметрично с двух ее сторон базирующие платики, на которые установлены с зазором относительно рамки две изоляционные пластины, контур которых перекрывает среднюю перекладину рамки, при этом в каждой изоляционной пластине металлизацией на внутренней стороне напротив рамки образован электрод, одна из изоляционных пластин жестко связана с корпусом, на котором размещена магнитная система в виде П-образного магнитопровода с двумя плоскими магнитами на концах и установленного с зазорами относительно этих магнитов магнитопровода в виде бруса, причем концы плоских пружин с частью общего проводника на балке маятника инерционного узла расположены в зазорах магнитной системы.The specified technical result in a vibrational gyroscope containing a housing, as well as an inertial assembly made of a single plate, elastically connected to the housing, insulating plates with electrodes and a magnetic system, is achieved by the fact that the inertial assembly is made in the form of a rigid U-shaped frame, the ends of which are connected two flat springs with a pendulum in the form of a beam parallel to the middle crossbeam of the frame, and a hub connected to the ends of the frame by two torsions, while on the beam, flat springs, the ends of the frame and torsions the insulating layer from their surfaces is a common conductor with lead-out pads on the hub, having base plates made symmetrically on both sides of it, on which two insulating plates are installed with a gap relative to the frame, the contour of which overlaps the middle crossbeam of the frame, with metallization on each insulating plate An electrode is formed on the inner side opposite the frame; one of the insulating plates is rigidly connected to the housing on which the magnetic system in the form of a U-shaped magnetic water with two flat magnets at the ends and a magnetic circuit in the form of a beam installed with gaps relative to these magnets, and the ends of the flat springs with a part of the common conductor on the pendulum beam of the inertial assembly are located in the gaps of the magnetic system.

Кроме того, геометрическая ось поворота рамки на торсионах может быть перпендикулярна боковым перекладинам П-образной рамки и проходить через In addition, the geometric axis of rotation of the frame on the torsion bars can be perpendicular to the lateral crossbars of the U-shaped frame and pass through

геометрический центр масс инерционного узла, а плоскости пружин могут быть перпендикулярны плоскости рамки и совпадать с продольными осями ее боковых перекладин.the geometric center of mass of the inertial unit, and the plane of the springs can be perpendicular to the plane of the frame and coincide with the longitudinal axes of its side bars.

Кроме того, на внешней стороне, по меньшей мере, одной из изоляционных пластин может быть напылен, по меньшей мере, один резистор.In addition, at least one resistor can be sprayed on the outside of at least one of the insulating plates.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.The proposed utility model is illustrated by drawings.

На Фиг.1 показан вибрационный гироскоп до соединения пластин друг с другом и всего пакета с корпусом, на фиг.2 и 3 - показан вибрационный гироскоп в собранном виде сбоку и сверху (здесь не показаны элементы крепления магнитопровода с магнитами к корпусу).Figure 1 shows a vibration gyroscope before connecting the plates to each other and the entire package with the housing; Figures 2 and 3 show a vibrational gyroscope assembled from the side and from the top (here, the mounting elements of the magnetic circuit with magnets to the housing are not shown).

Ключевым звеном вибрационного гироскопа является маятниковый узел, который выполняется из единой пластины монокристалла кремния травлением и состоит из П-образной жесткой рамки 1, маятника 2, ступицы 3 и упругих элементов 4, 5. Концы рамки 1 связаны парой упругих торсионов 4 со ступицей 3, а парой упругих плоских пружин 5 - с маятником 2. Торсионы 4 позволяют поворачиваться узлу (рамка 1, маятник 2 и пружины 5) вокруг оси X, перпендикулярной боковым перекладинам рамки и проходящей через центр масс всего подвижного узла. Пружины 5 являются продолжением боковых перекладин рамки 1, а плоскости пружин 5 перпендикулярны плоскости рамки. Это позволяет маятнику 2 в виде балки совершать поступательные колебания вдоль оси, параллельной оси X. В средней перекладине рамки 1 образованы сквозные продольные прорези. Наличие прорезей позволяет существенно снизить демпфирование колебаний на торсионах 4. На маятниковом узле через изоляционный слой нанесен проводник 6, начало и конец (контактные площадки 7 и 8) которого размещается на ступице 3. Проводник 6 проходит по поверхности торсионов 4, рамки 1, пружин 5 и маятника 2.The key link of the vibration gyroscope is the pendulum assembly, which is made of a single silicon single crystal plate by etching and consists of a U-shaped rigid frame 1, pendulum 2, hub 3 and elastic elements 4, 5. The ends of frame 1 are connected by a pair of elastic torsion 4 with hub 3, and a pair of elastic flat springs 5 with a pendulum 2. Torsions 4 allow the assembly (frame 1, pendulum 2 and springs 5) to rotate around the X axis perpendicular to the side bars of the frame and passing through the center of mass of the entire movable assembly. The springs 5 are a continuation of the side bars of the frame 1, and the plane of the springs 5 is perpendicular to the plane of the frame. This allows the pendulum 2 in the form of a beam to make translational vibrations along an axis parallel to the X axis. Through the middle crossbeam of frame 1, through longitudinal slots are formed. The presence of slots can significantly reduce vibration damping on the torsion bars 4. On the pendulum assembly, a conductor 6 is deposited through the insulating layer, the beginning and end (pads 7 and 8) of which are located on the hub 3. The conductor 6 passes along the surface of the torsion bars 4, frame 1, springs 5 and pendulum 2.

На ступице 3 симметрично с двух сторон выполнены базирующие платики 9, On the hub 3 symmetrically on both sides, basing plates 9 are made,

на которые жестко устанавливаются две прямоугольные изоляционные пластины 10 и 11 таким образом, что между пластинами и рамкой 1 образуется зазор (порядка десятка микрон), а контур пластины перекрывает только среднюю перекладину рамки 1. На внутренней стороне каждой из изоляционных пластин 10, 11 напротив средней перекладины рамки 1 нанесен металлизацией электрод 12, который электрически связан с контактной площадкой 13 для нижней пластины и аналогичный электрод на верхней пластине - с площадкой 14. Со всем маятниковым узлом электрически связана контактная площадка 15. Нижняя изоляционная пластина 12 жестко соединена с корпусом 16 гироскопа. При этом все контактные площадки располагаются на неподвижных относительно корпуса 16 элементах, что позволяет легко осуществить электрическое соединение прибора с внешними электронными устройствами.onto which two rectangular insulating plates 10 and 11 are rigidly mounted so that a gap is formed between the plates and frame 1 (of the order of ten microns), and the plate contour overlaps only the middle crossbeam of frame 1. On the inner side of each of the insulating plates 10, 11 opposite the middle the crossbeams of the frame 1 are metallized by an electrode 12, which is electrically connected to the contact pad 13 for the lower plate and a similar electrode on the upper plate to the pad 14. Electrically connected to the entire pendulum assembly the contact pad 15. The lower insulating plate 12 is rigidly connected to the gyroscope body 16. At the same time, all contact pads are located on elements 16 which are fixed relative to the housing, which makes it easy to make the electrical connection of the device with external electronic devices.

На корпусе 16 размещена магнитная система, представляющая собой два магнитопровода 17 и 18 в виде брусков каждый. На одном 17 из них закреплены два плоских магнита 19, образуя с ним П-образный магнитопровод. Магнитная система размещена на корпусе так, что между магнитами 19 и магнитопроводом 18 образуются два плоских зазора, в которых располагаются пружины 5 с проводником 6.On the housing 16 there is a magnetic system, which is two magnetic cores 17 and 18 in the form of bars each. On one of them 17 two flat magnets 19 are fixed, forming a U-shaped magnetic circuit with it. The magnetic system is placed on the housing so that between the magnets 19 and the magnetic core 18 two flat gaps are formed in which the springs 5 with the conductor 6 are located.

На поверхности одной из изоляционных пластин может быть нанесен резистор (проводник с произвольным рисунком), предназначенный для использования в качестве либо термосопротивления, либо балансировочного резистора при включении основного проводника 6 в мостовую схему. На рисунках резистор не показан.On the surface of one of the insulating plates, a resistor (a conductor with an arbitrary pattern) can be applied, intended for use as either a thermal resistance or a balancing resistor when the main conductor 6 is included in the bridge circuit. The resistor is not shown in the figures.

Такое конструктивное исполнение подвеса пакета гироскопа позволяет повысить надежность прибора, а также существенно улучшить его технологичность и, соответственно, уменьшить стоимость.Such a design of the suspension of the gyroscope package allows to increase the reliability of the device, as well as significantly improve its manufacturability and, accordingly, reduce the cost.

Вибрационный гироскоп работает следующим образом. При подаче тока от сервисной электроники в проводник 6 через контактные площадки 7, 8 с частотой, Vibration gyroscope works as follows. When applying current from the service electronics to the conductor 6 through the contact pads 7, 8 with a frequency,

равной собственной частоте колебаний маятника 2 на пружинах 5, что может быть осуществлено известными способами, как в режиме вынужденных колебаний, так и в режиме автоколебаний, маятник 2 под действием момента сил Лоренца начинает совершать резонансные поступательные колебания вдоль оси, параллельной оси X. При наличии вращения корпуса гироскопа вокруг оси Y с угловой скоростью Ω под действием сил Кориолиса возникают угловые колебания узла, состоящего из рамки 1, маятника 2 и пружин 5, вокруг оси X. Амплитуда колебаний узла и, соответственно, рамки 1, пропорциональная угловой скорости Ω, регистрируется двумя дифференциальными емкостными датчиками угла поворота рамки, образованными двумя электродами 12 на изоляционных пластинах 10, 11 и рамкой 1. Емкостные датчики связаны с внешней сервоэлектроникой через контактные площадки 13, 14, 15. Для повышения чувствительности гироскопа собственная частота узла с рамкой настраивается равной собственной частоте колебаний маятника.equal to the natural frequency of oscillations of the pendulum 2 on the springs 5, which can be carried out by known methods, both in the forced oscillation mode and in the self-oscillation mode, the pendulum 2 under the action of the moment of Lorentz forces begins to perform resonant translational oscillations along an axis parallel to the X axis. rotation of the gyroscope’s body around the Y axis with an angular velocity Ω under the influence of the Coriolis forces, angular oscillations of a node consisting of a frame 1, a pendulum 2 and springs 5 arise around the X axis. The vibration amplitude of the node and, accordingly, of frame 1, proportional to the angular velocity Ω, is detected by two differential capacitive sensors of the angle of rotation of the frame, formed by two electrodes 12 on the insulating plates 10, 11 and frame 1. Capacitive sensors are connected to external servo-electronics through contact pads 13, 14, 15. To increase the sensitivity of the gyroscope the natural frequency of the node with the frame is set equal to the natural frequency of the pendulum.

Предлагаемое конструктивное выполнение вибрационного гироскопа для измерения угловой скорости в соответствии с настоящей полезной моделью позволяют повысить надежность и ресурс вибрационного гироскопа при одновременном уменьшении его габаритов, упрощении конструкции и снижении его стоимости за счет исключения навесных упругих токоподводов, упрощения упругого подвеса и магнитной системы, а также существенного повышения в процессе изготовления прибора доли микроэлектронных (планарных) технологий.The proposed design of the vibration gyroscope for measuring angular velocity in accordance with this utility model allows to increase the reliability and life of the vibration gyroscope while reducing its size, simplifying the design and reducing its cost by eliminating hinged elastic current leads, simplifying the elastic suspension and the magnetic system, as well as a significant increase in the manufacturing process of the device, the share of microelectronic (planar) technologies.

Claims (3)

1. Вибрационный гироскоп, содержащий корпус, а также выполненный из единой пластины инерционный узел, упруго связанный с корпусом, изоляционные пластины с электродами и магнитную систему, отличающийся тем, что инерционный узел выполнен в виде жесткой П-образной рамки, концы которой связаны двумя плоскими пружинами с маятником в виде балки, параллельной средней перекладине рамки, и ступицы, связанной с концами рамки двумя торсионами, при этом на балке, плоских пружинах, концах рамки и торсионах нанесен через изоляционный слой от их поверхностей общий проводник с выводными контактными площадками на ступице, имеющей выполненные симметрично с двух ее сторон базирующие платики, на которые установлены с зазором относительно рамки две изоляционные пластины, контур которых перекрывает среднюю перекладину рамки, при этом в каждой изоляционной пластине металлизацией на внутренней стороне напротив рамки образован электрод, одна из изоляционных пластин жестко связана с корпусом, на котором размещена магнитная система в виде П-образного магнитопровода с двумя плоскими магнитами на концах и установленного с зазорами относительно этих магнитов магнитопровода в виде бруса, причем концы плоских пружин с частью общего проводника на балке маятника инерционного узла расположены в зазорах магнитной системы.1. A vibration gyroscope containing a housing, as well as an inertial assembly made of a single plate, elastically connected to the housing, insulating plates with electrodes and a magnetic system, characterized in that the inertial assembly is made in the form of a rigid U-shaped frame, the ends of which are connected by two flat springs with a pendulum in the form of a beam parallel to the middle crossbeam of the frame, and a hub connected to the ends of the frame by two torsions, while on the beam, flat springs, ends of the frame and torsions applied through the insulating layer from their surface A common conductor with terminal pads on the hub, having base plates made symmetrically on both sides of the base plate, onto which two insulating plates are installed with a gap relative to the frame, the contour of which overlaps the middle crossbeam of the frame, with metallization on each inner plate opposite the frame an electrode is formed, one of the insulating plates is rigidly connected to the housing on which the magnetic system is placed in the form of a U-shaped magnetic circuit with two flat magnets and the ends of the magnetic circuit in the form of a beam installed with gaps relative to these magnets, the ends of the flat springs with a part of the common conductor on the pendulum beam of the inertial assembly located in the gaps of the magnetic system. 2. Вибрационный гироскоп по п.1, отличающийся тем, что геометрическая ось поворота рамки на торсионах перпендикулярна боковым перекладинам П-образной рамки и проходит через геометрический центр масс инерционного узла, а плоскости пружин перпендикулярны плоскости рамки и совпадают с продольными осями ее боковых перекладин.2. The vibration gyroscope according to claim 1, characterized in that the geometric axis of rotation of the frame on the torsion bars is perpendicular to the lateral crossbars of the U-shaped frame and passes through the geometric center of mass of the inertial assembly, and the plane of the springs is perpendicular to the plane of the frame and coincide with the longitudinal axes of its side bars. 3. Гироскоп по п.1, отличающийся тем, что на внешней стороне, по меньшей мере, одной из изоляционных пластин напылен, по меньшей мере, один резистор.
Figure 00000001
3. The gyroscope according to claim 1, characterized in that at least one resistor is sprayed on the outer side of at least one of the insulating plates.
Figure 00000001
RU2007101463/22U 2007-01-16 2007-01-16 VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED RU64787U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101463/22U RU64787U1 (en) 2007-01-16 2007-01-16 VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101463/22U RU64787U1 (en) 2007-01-16 2007-01-16 VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU64787U1 true RU64787U1 (en) 2007-07-10

Family

ID=38317155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101463/22U RU64787U1 (en) 2007-01-16 2007-01-16 VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU64787U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008097127A1 (en) * 2007-01-16 2008-08-14 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'aisens' Angular velocity measuring method, a vibratory gyroscope, the self oscillator of the gyroscope and a method for balancing said self oscillator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008097127A1 (en) * 2007-01-16 2008-08-14 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'aisens' Angular velocity measuring method, a vibratory gyroscope, the self oscillator of the gyroscope and a method for balancing said self oscillator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4290986B2 (en) Rotation rate sensor
RU2580879C2 (en) Microelectromechanical system for angular velocity sensor
JP4290987B2 (en) Rotation rate sensor
JP4288071B2 (en) Yaw rate sensor
KR101673887B1 (en) Vibrating micro-mechanical sensor of angular velocity
JP4577671B2 (en) Configuration for angular velocity measurement
US9574879B2 (en) MEMS angular inertial sensor operating in tuning fork mode
JP4719751B2 (en) Vibration micro-mechanical sensor for angular velocity
JP2000009472A (en) Angular velocity sensor
US9366687B2 (en) Angular velocity detecting device
EP1098170B1 (en) Microgyroscope with two resonant plates
CN102243077A (en) Vibration-type force detection sensor and vibration-type force detection device
JP4362877B2 (en) Angular velocity sensor
RU2334197C1 (en) Method of angular speed measurement and vibration gyro to this effect
RU64787U1 (en) VIBRATION GYROSCOPE FOR MEASURING ANGULAR SPEED
JP2012047537A (en) Angular velocity sensor
US11656078B2 (en) Sensor element and angular velocity sensor
RU2219495C1 (en) Vibratory gyro
RU2453812C1 (en) Integrated sensitive element of vibration gyroscope
JP2012202799A (en) Vibration gyro improved in bias stability
JPH10267663A (en) Angular velocity sensor
RU75475U1 (en) Vibration Gyroscope
JP4362739B2 (en) Vibration type angular velocity sensor
RU2364836C1 (en) Vibration gyroscope
KR20060052448A (en) Rotation sensing apparatus and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
MG1K Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model

Ref document number: 2007101463/22

Country of ref document: RU

Effective date: 20080920