Датчик с электростатическим маятниковым акселерометром и способ управления таким датчиком - RU2015139796A

1. Способ управления датчиком, содержащим по меньшей мере один электростатический маятниковый акселерометр с первым и вторым неподвижными электродами, закрепленными на корпусе и соединенными со схемой возбуждения, и с третьим электродом, установленным на маятнике, соединенном с корпусом, с возможностью перемещения и связанным с детекторной схемой, содержащий следующие этапы:

во время двух последовательных фаз обнаружения поочередно возбуждают один и затем другой из неподвижных электродов при помощи детекторных импульсов для определения первой емкости и второй емкости между подвижным электродом и соответствующими неподвижными электродами,

оценивают положение маятника на основании определенных емкостей,

определяют погрешность регулирования, соответствующую разности между оценочным положением и заданным положением,

на основании погрешности регулирования определяют команду, определяющую, будет ли следующий детекторный импульс отталкивать или притягивать маятник,

измеряемое ускорение вычисляют в зависимости от заданного положения и от определенной команды,

во время фазы управления возбуждают один или другой из неподвижных электродов при помощи управляющих импульсов, чтобы привести к нулю погрешность регулирования.

2. Способ по п. 1, в котором заданное положение модулируют по временному профилю, определяемому таким образом, чтобы реакция на определенную команду была пропорциональна разности между электростатической жесткостью и механической жесткостью между маятником и корпусом.

3. Способ по п. 2, в котором реакцию на команду при указанной модуляции устраняют, корректируя форму или продолжительность детекторных импульсов таким образом, чтобы электростатическая жесткость компенсировала механическую жесткость.

4. Способ по п. 1, в котором заданное положение корректируют, чтобы компенсировать погрешность оценки положения.

5. Способ по п. 1, в котором этапы повторяют по периодам, при этом фазы обнаружения первой и второй емкостей меняют местами от одного периода к другому.

6. Способ по п. 1, в котором этапы разделяют фазами релаксации, во время которых переключатель переустанавливают, так чтобы напряжение схемы возбуждения было равно нулю.

7. Акселерометрический датчик для осуществления способа по п. 1, содержащий по меньшей мере один электростатический маятниковый акселерометр с первым и вторым неподвижными электродами, закрепленными на корпусе и соединенными со схемой возбуждения, и с третьим электродом, установленным на маятнике, соединенном с корпусом, с возможностью перемещения и связанным с детекторной схемой, отличающийся тем, что схема возбуждения имеет выход, соединенный с переключателем, связанным с первым и вторым электродами, при этом переключатель имеет первое положение соединения и второе положение соединения, чтобы селективно соединять со схемой возбуждения первый электрод или второй электрод, при этом схема возбуждения, переключатель и детекторная схема соединены со схемой управления, выполненной таким образом, чтобы первый и второй электроды возбуждались серией импульсов таким образом, чтобы удерживать маятник в заданном положении и определять ускорение, действующее на маятник.

8. Датчик по п. 7, в котором схема возбуждения содержит цифроаналоговый преобразователь, соединенный с переключателем и управляемый схемой управления.

9. Датчик по п. 7, в котором схема возбуждения содержит генератор постоянного напряжения, соединенный через ключ с входом усилительного/фильтрующего каскада, выход которого образует выход схемы возбуждения.

10. Датчик по п. 7, в котором детекторная схема содержит главный усилительный каскад, имеющий вход, соединенный с третьим электродом, и выход, соединенный с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с блоком управления.

11. Датчик по п. 10, в котором главный усилительный каскад соединен с аналого-цифровым преобразователем через компенсирующий каскад, содержащий первый резистор и второй резистор, последовательно соединенные между выходом главного усилительного каскада и входом аналого-цифрового преобразователя, при этом компенсирующий каскад содержит дополнительный усилитель и ключ, соответственно установленные параллельно со вторым резистором, и цифроаналоговый преобразователь, соединенный со вторым резистором, с дополнительным усилителем и с ключом, при этом ключ и дополнительный усилитель соединены со схемой управления.

12. Датчик по п. 7, в котором схема управления выполнена с возможностью изменения положения переключателя, когда напряжение на выходе схемы возбуждения равно нулю.

13. Датчик по п. 7, в котором схема управления содержит первое оценочное устройство (10) для оценки положения маятника, имеющее вход, соединенный с детекторной схемой (7), и выход, соединенный с отрицательным входом сумматора (11), выход которого соединен с входом корректора (12), выход которого соединен с планировщиком (13) и со вторым оценочным устройством (14), имеющим выход, соединенный с суммирующим входом сумматора (11), и первый выход, выдающий оценочное значение ускорения, и второй выход, соединенный с положительным входом сумматора для ввода в него модулированного положения, при этом корректор выполнен с возможностью определения импульса, а планировщик выполнен с возможностью управления схемой возбуждения, переключателем и детекторной схемой.

14. Датчик по п. 7, содержащий по меньшей мере два электростатических маятниковых акселерометра, каждый из которых содержит схему возбуждения и детекторную схему и которые имеют, по существу общую чувствительную ось.