Електронні гіроскопи – перетворювачі нахилу і кутової швидкості в електричний струм. Так само як і механічні (ротаційні), пьезокерамические електронні гіроскопи служать для контролю положення і кутових швидкостей з малим часом відгуку (до 50 Гц). Електронні датчики-гіроскопи марки ENC-03J і ENC-03M з’явилися в роздрібній торговельній мережі зовсім недавно. Вони призначені для роботи в якості датчиків зміни нахилу, а також компенсації тремтіння руки (штатива) у відеокамерах і високотехнологічних фотоапаратах.

Що й казати, в сучасних промислових пристроях професійного і побутового призначення електронні датчики-гіроскопи архіважливо. Відмінністю електронних гіроскопів від механічних побратимів є компактність і мала вага (розмір 12 х 8 мм, маса в залежності від моделі 1-20 г), відсутність зношуються елементів, висока швидкість відгуку (мінімум інерції), низька напруга живлення (2,7-5,5 В), малий струм споживання (0,5-15 мА). Діапазон робочих температур (-5 … +75 ° С) дозволяє робити контроль параметрів в широкому спектрі кліматичних умов і географічних поясів.

Крім того, електронні гіроскопи випускаються також і в ЧИП-виконанні, що дозволяє використовувати їх для поверхневого монтажу.

На основі такого електронного датчика створено простий пристрій, що за допомогою світловипромінювальних світлодіода сигналізує про зміну свого, орієнтованого на горизонтальну поверхню положення. Схема приладу показана на рис. 2.21.

   

Рис. 2.21. Електрична схема гіроскопа

Основу пристрою складає пьезокерамический гіроскоп ENC-03J виробництва фірми «Murata» (Японія). При горизонтальному положенні приладу постійна напруга на виводі 4 датчика U1 становить 1,3-1,4 В при Un = 5 В. Коефіцієнт посилення операційного підсилювача DA1 приблизно дорівнює одиниці. На вивід 3 датчика U1 надходить напруга порівняння через низькочастотний фільтр R3C3, який одночасно грає роль зворотного зв’язку операційного підсилювача.

При зміні горизонтального положення датчика (відхиленні від 0 °) напруга на виході U1 (висновок 4) змінюється відповідно до коефіцієнта перетворення (0,67 мВ / ° відхилення в секунду). Частота опитування стану становить близько 50 Гц. Максимальна кутова швидкість відносно строго горизонтального положення (рівень 0) складає ± 300 ° / с. Розділовий конденсатор С1 (створюючий спільно з резистором R1 частотний фільтр з смугою зрізу біля 0,3 Гц), не пропускає постійну складову напруги на вхід операційного підсилювача DA1. При зміні горизонтального положення датчика на виході DA1 (висновок 6) присутня напруга високого рівня, яке відкриває ключовий транзистор VT1, внаслідок чого запалюється світлодіод HL1.

Всі постійні резистори – типу МЛТ-0, 25 або MF-25. Конденсатор С1 – неполярний типу К10-17, С2-оксидний напівпровідниковий танталовий, типу К52-х або К53-х, СЗ – типу КМ-6Б.

Оксидний конденсатор С4 типу К50-20 згладжує пульсації джерела живлення. Якщо застосовується автономне джерело живлення-батарея або акумулятор, даний конденсатор зі схеми виключається. Світлодіод HL1 – будь типу АЛ307Б або аналогічний. Для кращого візуального контролю можна використовувати світлодіод з ефектом миготіння. Замість операційного підсилювача КР140УД1208 можна застосовувати КР140УД12, КР140УД20 з будь-яким буквеним індексом. Транзистор VT1-будь-який кремнієвий п-р-п типу з коефіцієнтом підсилення понад 40.

Пристрій у налагодженні не потребує. У зв’язку з високою чутливістю п’єзокерамічного датчика U1 необхідно жорстко кріпити його до корпусу пристрою, який, у свою чергу, повинен мати максимально рівну горизонтальну поверхню. При Монтажі елементів пристрою не перегрівайте висновки датчика жалом розігрітого паяльника (час пайки не більше 1 с).

Користуватися датчиком просто – досить встановити його на контрольованій поверхні (якщо передбачається контроль нахилу і стабілізації) або помістити в іншу (нежідкую!) контрольовану середовище для контролю вібрації.

Джерело живлення для пристрою-стабілізований з постійною напругою 3-5 В. Струм споживання всього вузла з датчиком ENC-03J не перевищує 5 мА.

   

Рис. 2.22. Схема включення датчика ENV-05F-03

При використанні в якості вибродатчик аналогічного приладу ENV-05F-03 параметри пристрою поліпшуються (підвищується точність показань-чутливість). Негативним моментом такої заміни може здатися параметр максимальної кутової швидкості-у цього приладу він менше: ± 80 °. Однак застосування датчика ENV-05F-03 дозволяє позбавитися від операційного підсилювача (Схема включення показу на рис. 2.22).

На кремнієвих діодах зібраний перетворювач напруги «змінний / постійний струм», вихід якого можна підключити до керуючого вузла, наприклад до точки А (рис. 2.21).

Кашкаров А. П. 500 схем для радіоаматорів. Електронні датчики.