"هل يجب أن نذهب مع MEMS أو الضباب؟" - إنه السؤال الذي أسمعه أكثر ، وليس لأن الناس لا يعرفون المواصفات. ما هو غير مؤكد هو ما يهم في الواقع الممارسة: هل هو انجراف ، مقاومة للصدمات ، أم مجرد ميزانية؟ وفي كثير من الأحيان ، لا تفشل المكالمة الخاطئة بشكل مباشر - فهي تفشل بهدوء ، حتى فوات الأوان للتعافي.
MEMS IMUS أصغر ، أخف وزنا ، وأكثر فعالية من حيث التكلفة ، مما يجعلها مثالية للأنظمة المقيدة للمساحة والطاقة. على النقيض من ذلك ، يقدم ضباب IMUS ثباتًا أفضل بشكل كبير ، وانخفاض الانجراف ، والأداء المتفوق في البيئات القاسية أو GNSS.
المقايضات ليست واضحة-دع المشي عبر ما يهم حقًا.
جدول المحتويات
كيف تعمل MEMS و FOG Gyroscopes؟
جيروسكوبس MEMS الحركة عن طريق اكتشاف تحولات صغيرة في بنية السيليكون الاهتزازية - مثل استشعار كيف تتذبذب الشوكة المضبوطة عند تشغيلها. إنها مبنية على رقائق النطاق الجزئي ، مما يجعلها مضغوطة وفعالة في الطاقة وبأسعار معقولة.
من ناحية أخرى ، يعتمد الجيروسكوبات الضبابية يرسلون عوارض الليزر من خلال لفائف طويلة من الألياف الضوئية. عندما يدور الجهاز ، تتحول الحزم قليلاً عن المزامنة - وهي ظاهرة تسمى تأثير Sagnac. هذا يسمح للضباب باكتشاف الدوران بدقة استثنائية ، وأجزاء متحركة صفرية ، والاستقرار الشديد مع مرور الوقت.
MEMS مقابل الضباب: كيف تختار واحد الصحيح؟
لا يجب أن يكون الاختيار بين MEMS و FOG معقدًا - من خلال التركيز على بعض عوامل الأداء الرئيسية ، يمكنك تضييق الملاءمة بشكل صحيح لتطبيقك.
1. الدقة
عند تقييم الدقة ، فإن المعلمات الأكثر أهمية هي استقرار التحيز ، والزاوية المشي العشوائية (ARW) . فيما يلي مقارنة لمنتجات Guidenav بناءً على هذه المقاييس الرئيسية.
| المعلمة | ممس | الضباب |
|---|---|---|
| استقرار التحيز (°/H) | 0.05 ~ 3 | 0.003 ~ 0.5 |
| زاوية المشي العشوائي (°/√H) | 0.05 ~ 0.45 | 0.0002 ~ 0.02 |
2. الحجم والوزن
تعد MEMS مضغوطة وخفيفة الوزن للأنظمة المقيدة للفضاء ، في حين أن الضباب أكبر وأثقل ، مناسبًا للمنصات المتطورة أو الثابتة.
3. استهلاك الطاقة
تستهلك MEMS عادةً أقل من 1W ، مما يجعلها مثالية للبطارية التي تعمل بالبطاريات والمنصات المحمولة. على النقيض من ذلك ، يمكن أن يتطلب الضباب أكثر من 10 واط بسبب أنظمتها البصرية القائمة على الليزر وغالبًا ما تتطلب إدارة حرارية إضافية-قائمة على البيانات المقارنة من محفظة منتجات Guidenav.
4. الاستقرار على المدى الطويل
يوفر الضباب المغلقة الحلقة الدقة المتفوقة على المدى الطويل والمرونة البيئية ، في حين أن MEMS ، على الرغم من التقدم في تقنيات التعويض ، لا تزال متأخرة في الاستقرار المستمر.
5. التكلفة
MEMS فعالة من حيث التكلفة ومناسبة للتطبيقات ذات الحجم الكبير ، في حين أن الضباب أكثر تكلفة إلى حد كبير وتستهدف في الأسواق الراقية الدقيقة.
بعد أن أوضحت الفروق الأولية في الدقة ، وعامل الشكل ، وكفاءة الطاقة ، والاستقرار طويل الأجل ، والتكلفة ، يتم تقديم مقارنة شاملة جنبًا إلى جنب في الجدول أدناه لدعم التقييم الأكثر استنارة.
| ميزة | MEMS IMU | الضباب IMU |
|---|---|---|
| تكنولوجيا | أجهزة الاستشعار الميكانيكية القائمة على السيليكون | الجيرو البصري باستخدام ملفات الألياف وتداخل الضوء |
| الحجم وشكل عامل | مضغوط للغاية ، مناسب للتصميمات المحدودة الفضاء | شكل أكبر بسبب توجيه الألياف والبصريات |
| دقة | دقة معتدلة للاستخدام العام | دقة عالية مناسبة للأنظمة الحرجة |
| يكلف | منخفضة التكلفة ، مثالية لإنتاج الحجم | تكلفة أعلى بكثير بسبب التعقيد |
| استهلاك الطاقة | كفاءة عالية مع الحد الأدنى من سحب الطاقة | يستهلك المزيد من الطاقة ، عادة للاستخدام الراقي |
| التطبيقات النموذجية | الطائرات بدون طيار ، أجهزة قابلة للارتداء ، سيارات ، أجهزة المستهلك | الدفاع ، الفضاء ، البحرية ، الصناعية الراقية |
| مبدأ التشغيل | يكتشف الحركة عبر الهياكل الشاملة الاهتزازية | يستخدم تأثير sagnac للكشف عن السرعة الزاوية |
| الاستقرار البيئي | حساسة للحرارة والاهتزاز مع مرور الوقت | مقاومة للغاية للانجراف الحراري والإجهاد الميكانيكي |
| مستوى الدقة | كافية للملاحة قصيرة الأجل أو بمساعدة | يحافظ على العنوان من الدرجة الفرعية لفترات طويلة |
| الاستجابة | سريع وسريع الاستجابة في الأنظمة الديناميكية | استجابة مستقرة أبطأ قليلاً من ممس |
| متانة | مرنة ولكن أقل استقرارًا في ظل الظروف القاسية | مصممة للبيئات المهمة الشديدة والرصحة |
| جهود التكامل | سهل الاندماج مع معظم المنصات | يتطلب إعداد دقيق ومحاذاة على مستوى النظام |
هل يمكن أن تتجاوز دقة MEMS الضباب؟
من وجهة نظر الخبير ، لا يزال الضباب يؤدي في الدقة - خاصة فيما يتعلق باستقرار التحيز وانخفاض الضوضاء . لهذا السبب يبقى هو الاختيار من أجل التنقل عالي الدقة .
لكن تقنية MEMS تلحق بالركب بسرعة . يمكن للوصول إلى الجيروس الميزور التكتيكي اليوم:
- تحيز عدم الاستقرار منخفض يصل إلى 05 درجة/ساعة
- زاوية العشوائية المشي حول 01 درجة/√HR
هذا يضعهم على مقربة من الضباب للمبتدئين ، ولكن في أصغر وأخف وزنا وأرخص بكثير .
على الرغم من أن الضباب الأعلى من الدرجة الأولى لا يزال يتفوق على MEMS في حالات الاستخدام الفائقة والمدة طويلة ، إلا أن MEMS الحديثة أصبحت الآن دقيقة بما يكفي للعديد من التطبيقات الصعبة-خاصة عندما يكون الحجم والوزن والطاقة والتكاليف .
ما هي حالات الاستخدام في العالم الحقيقي لـ MEMS و IMUS الضباب؟
في نهاية المطاف ، يتم تشكيل الاختيار بين MEMS و FOG من خلال ما يحتاج النظام إلى تحمله - ومقدار الخطأ الذي يمكن أن يتحمله بمرور الوقت. فيما يلي انهيار حيث تتناسب كل تقنية في عمليات النشر في العالم الحقيقي:
حالات استخدام MEMS IMU
يتم تحسين MEMS IMUS للتطبيقات التي يكون لها الحجم والوزن واستهلاك الطاقة وكفاءة التكلفة الأسبقية على الدقة العالية للغاية.
- المركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار)
مثالية للطائرات بدون طيار الصغيرة والمتوسطة التي تعتمد على GNSS للتصحيح - المستهلكون والروبوتات الصناعية
المستخدمة لتتبع الحركة ، والتحكم في التوازن ، وردود الفعل التوجيهية - أنظمة السيارات (ADAs ، حساب الميت ، الاستقرار)
عندما تنصهر مع GNSS أو تشفير العجلات - أجهزة أجهزة وارتداء وحركة محمولة
استشعار في الأجهزة المدمجة التي تعمل بالبطارية
يعمل MEMS بشكل جيد في الأنظمة التي يتوفر فيها التصحيح الخارجي والتحمل الانجراف مقبول.
حالات استخدام الضباب IMU
يتم اختيار IMUS الضباب حيث يجب أن تظل الدقة بالقصور الذاتي غير مدعومة تحت الإجهاد أو العزلة أو فترات ممتدة .
- المنصات الدفاعية والعسكرية
الملاحة التكتيكية ، استقرار المركبات ، إرشادات الصواريخ والبرج - أنظمة البحرية والأنظمة تحت سطح البحر
سفن الطويلة ، و ROVs ، والملاحة بالقصور الذاتي تحت انقطاع GNSS - تطبيقات الفضاء والفضاء
الطيران المنصات والأقمار الصناعية والتحكم في موقف المركبة الفضائية - الاستقصاء والحفاد الدقيقة
التي تتطلب عنوان من الدرجة الفرعية مع مرور الوقت دون إعادة تعيين
يتيح الضباب استمرارية المهمة حيث تنجرف MEMS إلى ما وراء العتبات المقبولة.
في Guidenav ، نقدم مجموعة شاملة من كل من MEMS و FOG IMUS ، المصممة لتلبية الاحتياجات المتنوعة للتطبيقات التجارية والصناعية والدفاعية. سواء كانت الأولوية هي الحجم والكفاءة أو الدقة بالقصور الذاتي على المدى الطويل ، فنحن نقدم خيارات مصممة خصيصًا لكل مظروف أداء.
ما هو أكثر تكلفة هو الضباب مقارنة مع MEMS؟
IMUS المستندة إلى الضباب عمومًا أكثر تكلفة من 8 إلى 10 مرات من الوحدات المستندة إلى MEMS. هذه الفجوة في السعر مدفوعة بـ:
- مكونات عالية التكلفة مثل ملفات الألياف والبصريات التداخل
- التجميع الدقيق الذي يتطلب التحمل الضيق والمعايرة
- إنتاج منخفض الحجم ، على عكس MEMS التي تستفيد من التصنيع الجماعي
في المقابل ، يستخدم MEMS IMUS عمليات السيليكون الفعالة من حيث التكلفة وأسهل في التوسع ، مما يؤدي إلى ارتفاع الأسعار في كثير من الأحيان تحت عُشر أنظمة الضباب.
كيف أقرر ما إذا كنت بحاجة إلى MEMS أو ضباب لمشروعي؟
يعتمد ذلك على طلبك ، والدقة المطلوبة ، والبيئة. في Guidenav ، نقدم كلاً من أنظمة IMUS و INS المستندة إلى MEMS و FOG ، بدءًا من وحدات مضغوطة وفعالة من حيث التكلفة إلى حلول عالية الدقة في الصف التكتيكي.
لتحديد تقنية المستشعرات التي تناسب مشروعك ، نوصي بتقييم العوامل التالية:
- تفاصيل التطبيق.
- متطلبات الأداء الرئيسية: (على سبيل المثال ، استقرار التحيز المستهدف ، النطاق الديناميكي ، الظروف البيئية وما إلى ذلك)
ما زلت غير متأكد؟ شارك المواصفات الخاصة بك - سنوصي بأفضل ملاءمة لنظامك.
