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輝格科技SST300傾角傳感器硬件設(shè)計

輝格科技SST300傾角傳感器硬件設(shè)計

       上海輝格科技發(fā)展有限公司的傳感器是通過嚴(yán)格的開發(fā)和生產(chǎn)程序生產(chǎn)出來的。圖1是產(chǎn)品硬件電路的開發(fā)流程:

 圖1 產(chǎn)品硬件電路開發(fā)流程

       首先,公司根據(jù)用戶需求,結(jié)合國外同類產(chǎn)品的功能與技術(shù)指標(biāo),確定了公司產(chǎn)品的系列型號、功能、技術(shù)指標(biāo)等,并以次為依據(jù)下達(dá)設(shè)計任務(wù)。
       公司研發(fā)部接到設(shè)計任務(wù)書后,組織技術(shù)人員確定技術(shù)方案,并對方案中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了實驗驗證。若實驗驗證不能滿足要求,還要反復(fù)修正方案。方案正式完成后,公司組織相關(guān)技術(shù)人員并聘請公司外的相關(guān)技術(shù)專家對方案進(jìn)行評審。
       待方案評審?fù)ㄟ^后才按方案要求進(jìn)行原理設(shè)計及電路板設(shè)計。在這兩次設(shè)計完成后都要進(jìn)行設(shè)計評審。依據(jù)通過設(shè)計評審的技術(shù)文件加工生產(chǎn)樣機(jī)。經(jīng)過對樣機(jī)的功能及參數(shù)性能指標(biāo)做嚴(yán)格的測試,若出現(xiàn)不符合任務(wù)書的要求,就再次修正設(shè)計,直到達(dá)到任務(wù)書的全部要求,最后才轉(zhuǎn)入正式生產(chǎn)。
       下面結(jié)合產(chǎn)品硬件開發(fā)流程,簡要介紹SST系列傾角傳感器在開發(fā)過程中為達(dá)到性能指標(biāo)對硬件電路的一些典型處理技術(shù)。


一、電源
       首先,方案中要解決+9~+36V寬電壓下,SST傳感器能正常工作,且電壓的穩(wěn)定度要達(dá)到傾角敏感元件的指標(biāo)要求。我們知道,各種穩(wěn)壓電源,在輸入電壓相差很大的情況下,起輸出電壓都會有所差別。為了解決這個問題,方案決定采用預(yù)穩(wěn)壓方式,即將+9~+36V寬電壓首先穩(wěn)定到一個合適的電壓,然后由傳感器各部分電路根據(jù)需要再將該電壓電源轉(zhuǎn)換成各自需要的電壓,如圖2所示。因此后續(xù)各部分電路的電源實際上是在一個已知的穩(wěn)定電壓下工作。這種設(shè)計保證了SST系列傳感器在生產(chǎn)調(diào)試、測試檢驗使用過程中的電源電壓的一致性,完全消除了傳感器寬電壓的影響因素。
 

         
圖2 SST系列傳感器中的電源方式


二、誤差分配
傳感器的誤差分配。由于誤差是測量儀器和傳感器的生命,其他所有設(shè)計工作都是為了保證整個傳感器的誤差不超標(biāo)。根據(jù)傳感器的電路分析,如圖3所示,有以下部分影響傳感器的信號誤差即電源、傾角敏感元件、AD轉(zhuǎn)換及數(shù)字信號處理。由于數(shù)字信號處理屬軟件范疇,在此不做討論。

圖3 傳感器的誤差源分析(硬件電路)

三、敏感元件
       傾角敏感元件是這些誤差源中最重要的。為了保證該元件的性能穩(wěn)定及誤差最小,我們選用了世界上最好的傾角敏感元件廠商芬蘭VTI科技公司的產(chǎn)品,如圖4所示;AD轉(zhuǎn)換采用美國TI公司產(chǎn)品,且AD轉(zhuǎn)換的位數(shù)高達(dá)22BIT,遠(yuǎn)高于誤差要求,具有充分的誤差冗余;電源采用美國ANALOG公司產(chǎn)品,再結(jié)合前面介紹的電源處理方式,完全滿足傾角敏感元件對電源的要求。

 圖4 傾角敏感元件

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