Современная электроника №3/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2022 Эксплуатационные характеристики МЭМС-компонентов БИНС ООО «Лаборатория Микроприборов» Рис. 1. Кремниевый чувствительный элемент МЭМС-акселерометра: а) конструкция; б) эквивалентная схема Микроэлектромеханические системы в последнее время являются объектом приложения усилий многих компаний. В частности, МЭМС- датчики угловой скорости и ускорения широко используются в мобильных устройствах, системах инерциальной навигации. В данной статье рассказано об особенностях и преимуществах изделий производства компании «Лаборатория Микроприборов». Александр Бекмачев (bae@favorit-ec.ru ) , Елена Кочурина (ekochurina@mp-lab.ru) , Александр Мусаткин (musatkin.a@hotmail.com ) Компания «Лаборатория Микро- приборов» имеет среди российских потребителей репутацию надёжного производителя систем ориентации и навигации на основе МЭМС-датчиков. В инициативном порядке ООО «ЛМП» разрабатывает и производит на тер- ритории РФ ключевые узлы – чувстви- тельные элементы датчиков ускорения, удара, угловой скорости и комплекту- ет их в корпусе с электроникой сбора и обработки информации. Эти специ- ализированные приборы объединяют в единый узел чувствительные элемен- ты, электронные контуры обработ- ки измерений и управления колеба- ниями, обеспечивают регистрацию и комплексную обработку инерциаль- ной и внешней информации. Такой подход, во-первых, позволяет суще- ственно улучшить основные параме- тры датчиков за счет внесения в пока- зания индивидуальной коррекции, а во-вторых – облегчает разработчи- кам анализ полученных статистиче- ских данных и введение поправочных коэффициентов. В итоге повышается производительность, точность и ста- бильность системы в целом. Кроме локализованного кристально- го производства следующим ключевым элементом импортозамещения являет- ся собственная технология калибров- ки. ООО «ЛМП» владеет ею в полной мере. Перечень выполняемых компа- нией работ включает в себя: ● калибровку температурных зависи- мостей параметров датчиков; ● линеаризацию передаточных харак- теристик; ● компенсацию неидеального распо- ложения чувствительных элементов внутри базиса измерительного блока. Испытания собственной и сторон- ней продукции, проводимые компани- ей, служат для контроля достигаемых параметров, сравнения уровня техники с ведущими мировыми производителя- ми, текущего контроля произведенной продукции и обоснования, при необ- ходимости, коррекции конструкции и технологии ЧЭ, программного обе- спечения, конструкции БИНС в целом. Виды проводимых испытаний: ● определение параметров передаточ- ной характеристики акселерометров (в поле силы тяжести Земли или с ис- пользованием центрифуги); ● определение параметров передаточ- ной характеристики гироскопов (в том числе по трём осям); ● определение АЧХ и ФЧХ датчиков (акселерометров и гироскопов); ● определение температурных зави- симостей параметров датчиков и систем; ● определение вибро- и ударопрочно- сти датчиков и систем. Рассмотрим подробнее характери- стики новых моделей датчиков. МЭМС-акселерометры МЭМС-акселерометры имеют малые габаритные размеры и массу, низкое энергопотребление, при серийном производстве отличаются невысо- кой стоимостью. Применяют МЭМС- акселерометры как в изделиях мас- сового спроса, таких как системы безопасности автомобилей, потреби- тельская электроника (сотовые теле- фоны, ноутбуки и пр.), робототехника, так и в приборах специального назна- чения: военной и аэрокосмической тех- нике, медицинском оборудовании, про- мышленных системах управления. Чувствительный элемент микроме- ханического акселерометра представ- ляет собой конструкциюмаятникового типа. Инерционная масса, подвешен- ная к основанию при помощи упругих элементов – торсионов, воспринима- ет действующее ускорение и является одной из обкладок ёмкостной системы съёма сигнала. В качестве неподвижной обкладки используется стеклянная пла- стина с напылёнными электродами (рис. 1а, б). Проведённые расчёты и разра- ботанный технологический марш- рут на основе анизотропного травле- ния кремния позволили изготовить МЭМС-акселерометры типов МА-10 и МА-20, рис. 2 и рис. 3. Каждый из МЭМС- акселерометров МА-10 и МА-20 содер- жит ЧЭ и плату преобразования сфор- а б