EWTZ9G型陀螺及其应用

HEATS

1概述
    EWTZ9G型陀螺是MEC公司生产的一种用来测量载体角速率的IC，该陀螺的英文名称直译为导电塑料旋转编码器（ConductivePlasticRotaryEncoder）。它是利用MEMS技术制作的，具有可靠性高，性价比高的特点。

表1EWTZ9G型陀螺的主要参数

& g4 z2 T2 x2 p/ ^1 |+ F( `. a- w* p; p7 ?( G- [ D9 ^: k% `& {2 ]/ i0 Z8 R; u$ b( t1 N3 |5 U, v k' F, k# T3 \# A' E1 P$ L+ Z9 \9 r# k0 K {) ^/ f- h, F4 C8 l/ S5 } u1 B+ x# f# c$ X6 k9 A; m& J( i* ^% T4 E8 s( `1 R9 M" s8 _( \& e! f1 O4 j+ d* _- [* o" |( T" C$ z% u F O) _6 c3 X [- }# l3 M& ~) p0 O8 V' b+ H4 P2 }$ u" B b+ e/ R+ u& Q+ }, P& I( f7 A; X- p. ]& g) m' M& o# Q5 i9 I5 f% v! F- Y; d& A" {! o1 h- x% T. I* t" m. e+ c* x' ^. a. I2 |8 v& x- S1 [) m1 x' d* P2 c9 R8 M( D+ x0 W0 b5 k/ U) s. R& ~7 n% ]9 w. {( p7 ]' h* K+ `# r' H8 }2 n2 j; F3 i4 s: n* h* A0 p1 Y( ?: n/ k! g4 k7 ^2 [0 A5 Q" _9 ?5 x5 |1 ~# h4 m3 a1 l( J! ]1 ^" E! `5 x" _$ s. A# q3 ~8 k0 p9 i0 I, Q& c' s( }% _/ X6 L9 h0 D) a7 I" B, C; ]4 ^3 c2 b1 }* [. S8 m* p* t! T2 w! |6 A0 V3 q: O' B- ]' Q/ r# |& V* Q1 ?; `' y% V/ V5 {4 V% {1 y3 |4 [! o! P7 j1 M+ J, P0 t F- {) J7 s0 ^ F% r" k/ h( J5 X* _3 ]4 z/ t* B- W% g! Q% X8 F# f1 ~3 D n8 d# }" Z- ?; x6 w2 ]8 l. A+ `2 X7 C, u0 v4 j! U( z2 X' M( R* a' @& [! Z- K5 C+ O }) ?" P! N. X5 Q: N, L+ s: G F& D/ b$ T* x; e& X$ c2 X: K4 _! x2 J5 }+ T' Z; y+ q3 [% L& y$ u$ k6 P! I9 n& P8 L* }7 \) Y$ f8 a8 o5 b" p, i2 G, z5 q1 Q" G. T; ?$ D* b8 V( [$ Z0 n6 D% m6 t% V; x$ B8 p- _ h! {/ n8 `1 ]1 a4 |" ]& M9 y4 S& Y z5 P X' O8 ]. a; g. N" W% @6 O7 @; X, `1 `7 y( W/ A" g6 w* b7 O! j2 m9 C" ] q5 A( w9 _/ E. I4 }1 Q$ P/ d! V# f$ J9 M! W9 M" T8 f* s6 @5 ]4 |+ m N: X- N; p6 J" C1 f! F* J9 `9 e9 _5 v; x0 A+ l! m$ h7 w- g; Q$ E5 j& h6 q: A* i% z7 C/ I" ^. A: V$ v1 p6 v! T. ?$ i7 w: s6 z$ V$ k- S& g- F: s# O2 ^( p" `0 q! j! Y) j6 `1 f& n1 t4 I# ^: w' Y9 O7 ?4 n o' y3 r' d) y7 L2 b2 b0 H- C( X8 g* K, s+ G& T/ ?9 ?" p; k, |3 L7 R W. o" Q( y n9 F7 K$ B! B; P" l6 [5 W- @/ R: E3 m+ j/ I" ^) F1 b# W" r/ U8 ]# ?5 p1 f8 w8 L1 X$ j4 L: H1 ?) x' O) `6 i1 x$ q6 `& o6 J0 ?: P3 A! B7 d5 E; K ? a3 ]" D" l |, C/ Y0 {- |3 I' m* u) B# k- a* E) B: Q" C/ q" _; X/ S/ n' R$ K* u8 I" K( e5 F+ a1 w: D# j# }% h$ {' J# t+ o" q8 c# `2 @, y5 k7 H2 D1 M/ w( q. M! ]" B7 e& }) k9 |% q2 w; a' H7 b" C6 ~/ Z* u) g, `* ~

$ H7 a. j" W4 d 序号	内容	条件	; l" ]2 d! e; d 最小	" B. i( I8 |3 C* p 典型	/ W. N% [9 }+ f 最大	+ e# S! j/ Y0 ]9 j, g( ]1 q 单位	. k5 a: F( P, H; s! M' Y* V. k* }% \" G 备注
; U& U Y8 H0 q2 [" u 1	工作电压		4.75	( @) P. f# X3 L' a3 f 5.00	5.25	3 Y2 z; H, m+ G. O n8 r$ C J V
4 K% ]1 Z& V0 ^$ I+ f1 D, I1 A 2	工作电流	VCC=5.0V	5.00		2 O3 |& l4 K7 w 11.0	mA
. {( b+ U6 q7 s ?+ J 3	最小输出				0.3	2 z. b- W' c. z. @' v' M V
4	最大输出		" L3 l5 y* \( u5 [ VCC－0.3			V
5	灵敏度	Ta=－30℃～80℃	5 g$ U& w0 c: v6 e, j8 G 22.50	25.00	) i9 Y7 }2 {: z+ @4 y7 V: s 27.5	MV/(deg/s)	" @/ w; C& G" M ^9 {4 _9 l 从25℃开始改变
6	灵敏度漂移	Ta=－30℃～80℃	－5.00		5.0	％
7	2 t: E4 k3 Z5 L1 l! @9 _ 零点输出	Ta=－30℃～80℃	2.10	2.50	2.9	V
- Z3 Z. x, x" q4 O! f 8	8 u5 g' K$ E; i0 W+ l# g' d0 l( [% g# S' } 零点漂移	Ta=－30℃～80℃	9 F4 v, o- R/ X$ M8 E% ?0 D －10.00		10.0	％
; }. s, C; d# p. I& r 9	4 I" C, s( D. h' z1 c j 动态范围		1 D d- G$ R# T% {8 ^/ C －60.00		1 P- w+ c1 B; h& | 60.0	deg/s
10	5 D3 t; N6 T( w+ b2 \ 输出噪声				10.0	7 x+ I5 w. i/ s2 b8 ? mVp－p
11	启动时间				1 [' r, t' K2 Y# e% A9 q5 R 1.0	sec
12	4 L3 E E6 z Z* A1 t+ m9 z 零点稳定性	0～5min	# v1 ^5 r3 l% w! Y －25.00		25.0	: o- X. Y3 u: a5 d mV
		5min～15min	－10.00		; Q& }" Y5 u6 q! E! t) Y" i# J 10.0
% R) s) Y$ s3 B' ?3 |0 ~ 13	* x& K9 c. o( W# ]3 x' \ 线性度	" C9 y& v+ M/ o$ r <50deg/s	－0.50		0.5	y5 r* u# @% N1 v" _# P ％
		50deg/s～60deg/s	－5.00		% g$ {/ q7 b- Q1 P3 ]# i8 U 5.0
2 O! Q& i' n8 _$ R5 { 14	横轴灵敏度		－5.00		5.0	％
& F: ~. ]. Q, g" u* Z9 _ 15	7 a6 c1 \% H* i, n/ C& I. ]; V2 O 频率响应	1 B6 U$ ~$ ^ L 7Hz	5 B- F! X, Z) C6 M7 M －7.00		－2.0	dB
16	( |! X- o2 N: Y, s+ m% y 零漂温度特性	－30℃～80℃	－50.00		50.0	mV/7.5℃	7?5℃为检查时的测量间隔
17	3 D. x0 }# g- V: h9 c& M 零漂电压特性		0.70		1.3
18	* [3 z8 ]' b4 W3 u+ ]7 z! a 灵敏度电压特性		0.80		1.2

?' A& }& x# q1 n$ Y+ G: k. I

2电气特性及特点
2.1电气特性
        输入电压：－0.3V～＋16V
        电流消耗：30mA
        工作温度：－30℃～＋80℃
        贮存温度:－40℃～＋85℃
        EWTZ9G型陀螺的主要参数如表1所示。
2.2需解释的几个参数
        (1)启动时间：陀螺从加电到输出信号稳定时的时间间隔。
        (2)动态范围：陀螺可测量的角速率范围。
        (3)测量上述特性参数时,在输出端和地之间并入一个100kΩ的电阻器和一个0.01μF的电容器。
3使用要求
3.1焊接
         (1)焊接：使用无腐蚀性的松香，应用无化学反应的酒精溶剂，防止焊液流入传感器;
        (2）预热：100℃；

. `. H" t, k, j; _5 x. G; a

图1装配面

- j# b% `" W8 }4 | s2 }/ f

图2焊接面

- C% p$ T& T1 c

图3参考电路

' O+ A! i, b7 R; Y' V" F+ E

        (3)焊接条件（推荐）；
        焊剂：JISZ3238，H60A或H63A，
        温度：250℃，
        时间：小于5秒；
        (4)冷却：为了防止由于热量造成的传感器恶化，应马上用风冷；
        (5)手工焊接
        烙铁：20瓦或更小功率，温度低于350℃，
        时间：小于3秒；
        (6)其他：注意在焊接端点时，订牢陀螺上的两个小垂片。
3.2清洗
    如有清洗的必要，请参照表2所示的清洗剂。

4 C8 @7 O; N8 k1 Y

表2清洗用的清洗剂

$ j& z8 L) Z {- Z6 M) n3 b. C1 e' A- `+ I) q# V: g) k9 h+ H" ]7 N! }2 B7 Q1 q; E. d1 ~8 G$ A8 k+ ]$ ]1 A: ?5 M- S6 b- t9 d, N. k4 x3 L6 v; |2 o) R6 {, r H( J0 {/ k; A7 ?1 I9 v" Z8 E2 t! ]3 E, W% h! M% U5 E, F# H. y4 E [; v: I7 s: u, n W% M' `. K' G6 p6 S" R- T2 y9 H, A4 K9 u6 @$ V$ f$ G, S' G( B! C! S" f' Q9 F: }) S% M. y& _" v+ h, ^! i, r& _ X! ^1 Q, \+ |

' ?/ y8 ^) T7 v) M 溶剂	举例	可用与否
氯化物	三氯化烯	2 A; t3 g7 s# n3 r% S) ^( {* f 可以
氟化物	氟里昂（TF，TES，TE）	可以
纯净水		可以
酒精	. U' ]. Q/ g: l IPA，乙醇	) R% g8 g8 y7 `3 ?& b' L 可以
其他	* L" j+ K# p: @% o* o9 C 汽油	8 B6 I( c' N. l; u1 l z% X 不可以

; d0 T6 k2 I+ X' @' o6 ?

3.3操作
        轻拿轻放，注意不要用重物挤压及从高处坠落。
3.4电路板布局方式
        参照图1和图2。
        需注意以下几点：
        (1)在陀螺下设计一个宽大的接地面，小垂片应与地相连。
        (2)在输入电压和信号电压与地之间加入一个小电容器（0.01μF～0.1μF）。
        (3)应用一个电容器（47μF～100μF）作为输入电压的备份。
3.5布局
        由于该陀螺因为周围的环境有零点温度漂移，在应用该陀螺时，布局上应考虑以下几点：
        (1)不要将该陀螺安放在热源附近，例如变压器。
        (2)不要将该陀螺安放在影响热辐射的地方。
        (3)不可将两个陀螺安放在同一块印刷电路板上，由于每个音叉的振动会引相互的零点输出，发生周期性的漂移。
3.6消除外界振动
        为了防止外界的振动对该陀螺输出性能的影响，在设计印刷电路板时有以下几点注意事项：
        (1)推荐使用环氧树脂印刷电路板，将传感器安装在靠近螺丝处，控制其共振频率在300Hz以上。
        (2)注意不要让别的部分接触传感器。
        (3)不可使固定电路板的螺丝松动。要进行详细的振动测试。
3.7参考电路
参考电路如图3所示。
        (1)注意应用100kΩ的接地电阻。
        (2)因为该陀螺没有供电备份部分，一旦掉电，陀螺的调谐音叉就会停止振动，重新启动将需要1秒钟的时间，因此应在供电线路中接入一个电容器以防止掉电。
        (3)反向电压或大于16V的电压会损坏传感器。
        (4)进行A/D转换时，和A/D转换模块共用5V电压。
        (5)该陀螺的电磁兼容性中的壳体防护取决于电源接地还是外壳接地,计算组件后才可决定。
4典型应用
        在作者的一项课题中，应用该陀螺与某型号加速度计组成惯性测量单元，进行短时间的制导解算，取得了理想的效果。

5结束语

        EWTZ9G型陀螺作为一种微机械陀螺，具有适当的精度和较低的价格，在科研及生产中必将获得越来越广泛的应用。

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