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。

H" D. K3 @, B g' f6 n

表1EWTZ9G型陀螺的主要参数

5 [7 S+ o5 D( S: N4 q3 S( H) M, \% ]9 { [' x" {3 K$ Q; ?/ p) I2 x) |, ?( H- @) g {2 y: h+ z7 ]1 B( Q4 l3 i% J4 X+ s' }6 O! [# @2 p9 I) ?4 U, v# J1 y) U0 }# P7 x8 [$ ]8 j+ v+ I& ~' j4 [, o1 O5 }% |8 h# w; H" l; S& S, G7 i( P# j, {1 v! L2 h2 ]+ v5 t% i9 C. Y, U. Y6 \. B; q/ P4 H9 x& F9 N3 K$ d4 d6 B- T4 j, c; P# Y+ P( l/ C- _5 p- i9 j5 K7 L8 t. D* u* Q9 Z! M* O9 l1 `) L( l, V, `0 C* S8 g" d# S" N" k7 ?' W) {" `- G$ P% S2 E% d; |6 J& M W6 I q: W( O0 s; y8 A6 A+ _) j- p, A$ I! X) b5 o6 x& T s0 Q5 |4 s2 d3 r% X) s5 Y/ t1 S" ^( P5 {( [/ D, s2 m9 q i* O1 Q3 o. ~ }, r) [6 S8 w; ^; A2 K1 r. e+ ]" i4 K9 [5 ? ?* e# u- K% F8 g9 y6 C: R* g# j/ }% h& @" ?: K ?5 e, L) G: ?( S' u2 G! N$ @6 t% d0 u/ {8 y7 q/ M: y' A Q- U3 u! z/ J2 ~/ ] Q% K% `* |0 X# ?" [: X5 | ~9 `, N. ` n2 j( @( S6 F) C8 k* E1 R' ^' E+ Q9 |0 s) l3 b5 b6 R- z4 h) z) n, o9 D' r5 B# B9 ^8 R; e3 ]8 k5 V! B) ?5 K* u8 H% g4 c4 k% }- n. }7 J! X0 _+ m% v( W1 x' }: o3 }0 T# a$ ^ Y# n* D3 T/ D4 s# y; l" g. r. u1 j8 ^) i+ g2 Y, k; z8 ^! Y( B5 G, d( y9 Q# N/ p+ ^* u" Y. v( i: N# Q- n3 k5 M' ]4 Z! ^4 y0 p6 i4 f7 _6 T0 f4 Z# y: B, i" C( ~4 w+ [% T/ q1 o* @+ u4 D7 I8 o! h- n. v. Z$ D# b8 l2 q) [# L7 w/ s4 @# A0 O% t& F9 |1 z- c. W% U4 w' c+ J- {0 E6 Y9 c3 _ G- k) c. N: S3 r; G( [" t) A) T* t* r. q4 U6 [4 h" d J. v: B1 |, `' X' i+ ]( l; K" ?4 V' y, B; r9 O3 [, B3 @3 q8 `1 S+ M+ R2 v5 W! w2 D5 E' E0 d N% y) A" e' e6 T' I p7 a' ? c+ a# P( |5 W- W" g- _: |; l8 s6 b5 C5 q) D1 ^6 ]) E( ?7 H! K+ X* _& ~$ E. h$ D7 R! `; ?- K. E, t) i) T# q0 ?, y( T$ o5 u: ]: I/ E) Q& d- e1 [# x% @; I" U2 ?4 k. `7 X6 u+ x, U% q9 u" i8 A0 A: C Q6 A1 y9 V( D, D. ~* _* U6 P# a$ Y* |/ s9 s" y- g. Q! w, H# d5 p! ]! N9 I6 o+ p! d5 f7 e; h# H2 G+ P! V/ G% w9 T) `" P# q" _+ `% e8 Z& Q: W. n" [, F/ Y# w8 N/ M. N+ K3 d# w; d+ p: ^, ]& }% o/ j' O0 j6 P5 ~) B5 s/ Y7 W' W9 a. c! e! k% e3 u. `9 [5 X5 q v7 _. i) J8 U9 \2 p: `7 q9 S& g3 T( W1 C$ c; V: ~1 M" o, m. J* H( T3 U1 I+ l2 m% i; Z% E' }: ~$ T8 j+ k1 L5 b6 [8 Z( ]& i( _, [% H: a% u p. M. Q1 t7 p. u: ]/ l. j& E6 G' E! X/ R4 W5 \& m W9 f! Z8 M- T% X( Z, e+ I3 Q2 u [! [6 O9 p% p, a, u, F0 j5 o( L) ^' o7 H [' Z- W+ O/ s1 l: o# L4 z3 @! v6 X/ ~% Z/ V; m1 z( h. N' L e! D

6 J8 u6 W9 M9 h* w 序号	内容	条件	最小	7 E6 |5 ]$ i0 _$ o( @: q1 Y 典型	最大	, D; V6 u% @. i" Y$ m G/ V 单位	6 }* [- n) {( p) K3 E S 备注
1	工作电压		! I' M( _% `- z J7 s) Z" [9 C) u. b 4.75	! l5 i8 W7 `. |' x- j 5.00	* u: f1 C; Q7 | 5.25	V
2	工作电流	9 \. c: `; X6 D. G1 ` VCC=5.0V	' ?* v% E6 f) b0 F) C# l 5.00		* z; i: }4 [/ D& F1 r 11.0	4 u$ h$ X B. M7 i mA
; x2 g/ `' o' v5 S 3	最小输出				0.3	V
$ L8 k# `: w+ R% | 4	最大输出		8 b* b) {* i# K& T$ S9 [, S( q VCC－0.3			V
5	灵敏度	Ta=－30℃～80℃	22.50	25.00	27.5	MV/(deg/s)	从25℃开始改变
6	8 D- j/ f7 U' u6 ~ 灵敏度漂移	0 s) _% s" o9 t: p Ta=－30℃～80℃	; ~" A j+ k/ h* Y7 O －5.00		5.0	7 a x$ b5 E G2 J ％
7	零点输出	3 Z- e1 t* i) [ Ta=－30℃～80℃	2 `0 W, Y9 c8 [5 f" L% P 2.10	2.50	+ A3 e* i4 T7 ?9 Q2 V 2.9	( q. \2 v' g% ^" p' ^$ q$ O V
, V# |: {( E$ J1 n: @ 8	零点漂移	$ c, ?3 k$ u q Ta=－30℃～80℃	－10.00		9 x* p0 K) ]1 W& J% H 10.0	) H* Y8 ]& S' j3 }* d: u8 ` ％
9	& t( H# g" I4 W3 W 动态范围		－60.00		; j/ o& a0 \, C& Z1 K' f: A 60.0	deg/s
% G. @0 L, [5 Y 10	( M+ n/ j1 Q: y/ S0 ~ 输出噪声				Y4 x5 z9 B; l2 J 10.0	, e2 Y* z$ R/ g8 ~- s4 a mVp－p
11	. W4 [1 `, T2 v* f' l 启动时间				& g" d8 c7 V6 m0 y3 T; G( r: w 1.0	sec
12	% S: ]9 x/ M4 C# Y: T 零点稳定性	! k$ J2 o$ c# X" n8 U; t b- Y 0～5min	/ m! O- g$ d; r7 P1 {1 z3 m. n －25.00		8 Z# C9 g5 y. h% p+ A 25.0	4 {' n X, I/ Z0 B _1 w mV
		" H0 n0 N7 p! _ 5min～15min	－10.00		10.0
13	% f* V" `( p( d# h 线性度	1 j; }. Y, H1 L3 }! d2 I& K. ~) f <50deg/s	3 F8 s6 `' g8 \; E8 p- A －0.50		9 g9 s/ w% X8 F, m: C/ l 0.5	％
		50deg/s～60deg/s	) a/ G- }( w* v6 S －5.00		5.0
8 k; @% R* Q, V- C1 k0 n 14	4 A0 N, U& \7 P; p* m; C! y 横轴灵敏度		－5.00		7 ~/ r: n2 @" H& x1 O 5.0	. A- H/ O c' G# X ％
15	频率响应	; o M, _ J3 x3 m' N9 B4 g 7Hz	－7.00		－2.0	dB
2 [) u3 Y8 v) S9 P" f$ O 16	零漂温度特性	－30℃～80℃	－50.00		50.0	mV/7.5℃	$ x- r% d9 o) E1 L 7?5℃为检查时的测量间隔
3 p8 F" I. C0 {8 ?* p8 p. k9 _3 o) |$ W5 T 17	零漂电压特性		. d& d* N7 d3 I$ z" y# E2 X 0.70		1.3
6 y; |( d+ G! [$ z- Z6 r 18	灵敏度电压特性		3 @" B' n u# g; s" \. O 0.80		! Z# s- h0 w0 o p 1.2

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℃；

- t( c- Z+ u4 k! Y- O# h

图1装配面

6 Y! F6 @, `0 {% N8 w4 M

图2焊接面

, K3 v6 T- `( m) m6 p3 q7 F

图3参考电路

        (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。

表2清洗用的清洗剂

p4 j1 P( T; z! F3 Y7 Q) G# t4 e# A9 h' R5 Y' g2 S" i" n3 f, Y. [2 g# g) @: i$ {% H! Q9 \( Z) F2 M1 P, d) ]8 a* _3 w7 a9 X7 e8 V3 _6 h# V( \7 [) Z1 }1 P9 m% V8 \# I. X3 A/ O7 C- `0 N( c6 T# O/ p1 H5 I) Q- g" H- M9 l# k/ m9 `% C. K% h- ]) N( Y1 o$ i! ^2 w7 U$ S! D" L6 A4 x( s( N# H. e8 Z9 s" c( m L) e

溶剂	( }" ]9 c0 ^ l' a& A0 s" p 举例	, I* g* s9 M5 o1 d9 t/ B 可用与否
1 ]. _* N- p0 z q 氯化物	三氯化烯	可以
# B; X8 s6 `( w5 D# |; c$ b 氟化物	5 ~: o( a3 A+ e+ A- B 氟里昂（TF，TES，TE）	" {; l; t. n7 X' d2 K2 `& @6 E9 O 可以
, J0 F x9 u1 J; V& C) \( ?7 l% y 纯净水		可以
8 N. a, X) o% T 酒精	: K. [; C) b. e4 m4 J' y IPA，乙醇	可以
/ H q! ?( A* c+ n9 U 其他	( a- y4 e, m2 W 汽油	" ]- k! g* @: y# B- U t% C; R 不可以

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

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        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。

& S$ L$ W$ k6 M I0 F1 V j