Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка конструктивно-технологических решений создания микросенсорного интеллектуального магниточувствительного интегрального датчика положения для контроля подвижных узлов современных интеллектуальных робототехнических комплексов на основе микросистемной техники

Номер контракта: 14.579.21.0059

Руководитель: Стахин Вениамин Георгиевич

Должность: нач.отдела проектирования СБИС

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
мемс, датчик положения, энкодер положения, магнитный энкодер, система на кристалле.

Цель проекта:
1.1 Исследование и разработка научно-технических и технологических решений, направленных на создание микросенсорных интеллектуальных магниточувствительных модулей для датчиков углового положения, обеспечивающих измерение углового положения объектов с точностными характеристиками на уровне оптических энкодеров углового положения и превосходящих их по надежности в тяжелых условиях эксплуатации. 1.2 Создание основ технологии производства нового поколения высокочувствительных микросенсорных устройств типа датчиков углового положения для современных интеллектуальных робототехнических комплексов на основе микросистемной техники.

Основные планируемые результаты проекта:
Будут разработаны решения для создания интеллектуального магниточувствительного датчика положения, в том числе экспериментальный образец (ЭО) микросенсорного устройства (МСУ), ЭО аналого-цифрового специализированного процессора обработки сигнала и вычисления кода положения (АЦСПО) и ЭО микросенсорного интеллектуального магниточувствительного модуля, обеспечивающие создание малогабаритных датчиков положения с высоким разрешением.
По точностным и функциональным характеристикам разработанные решения будут превосходить зарубежные коммерческие аналоги.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В рамках данной работы планируется преодолеть технический барьер создания магнитных интегральных датчиков с угловым разрешением 15 бит на один период синусно-косинусного сигнала (32768 отсчетов на оборот в конструкции с диаметральным магнитом). Это позволит перейти к созданию однокристального решения для магнитного датчика углового положения с разрешением не менее 15 бит в рамках будущей ОКР. Такое однокристальное решение будет находиться на уровне передовых зарубежных коммерческих разработок, которые, как предполагается, будут представлены в 2016-2018 годах.

Конечным продуктом, в котором будут использоваться результаты проекта будут инкрементальные и абсолютные датчики положения с конкурентоспособными характеристиками. Использование результатов ПНИ позволит создать датчики положения с характеристиками на уровне оптических энкодеров среднего разрешения, но лишенные их недостатков, в частности разрабатываемая технология обеспечит следующие преимущества:
1) датчики на магнитном эффекте конструктивно много проще оптических, а значит надежнее и дешевле;
2) магнитные датчики устойчивы к присутствию загрязняющих примесей, таких как водяной пар, масла, нефтепродукты и другие оптически активные примеси;
3) магнитные датчики позволяют создавать очень компактные конструкции, обладающие при этом хорошим разрешением;
4) в магнитных системах возможно создание таких конструкций, когда возбуждающая магнитная система конструктивно отделена от сенсорной системы, что дает новые возможности для конструкторов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Предполагаемая продукция на основе результатов ПНИ:
1) создание новых абсолютных и инкрементальных датчиков положения с улучшенными характеристиками (разрешение, массо-габаритные и эксплуатационные характеристики);
2) замена ключевых узлов (сенсорная система, процессор обработки) в существующих продуктах (импортозамещение, т.к. сейчас данные компоненты на 100% зарубежного производства).
Области применения: создание датчиков положения различного назначения для робототехники, автомобильной промышленности, станкостроения, авиации, железнодорожной отрасли, энергетике, ЖКХ, ВПК и т.д.
Потенциальный рынок в России – не менее 500 тыс.шт. в год.

Текущие результаты проекта:
Разработаны КД, ТД и топология кристалла ЭО МСУ.
Разработаны КД и топология кристалла ЭО АЦСПО.
Разработано КД на ЭО микросенсорный модуль.
Разрабатываются программы и методики испытаний экспериментальных образцов.
Разрабатывается КД на стенд для проведения испытаний экспериментальных образцов.
Изготавливаются ЭО МСУ и АЦСПО.
Подано 2 патентных заявки на изобретения в исследуемой области.

Разработанные ЭО МСУ и АЦСПО обеспечивают измерение положения с разрешением не хуже 15 бит (достижимо 16 бит) при времени преобразования не более 500 нс. По совокупности параметров (включая и функциональные параметры) полученные и подтвержденные компьютерным моделированием характеристики находятся на уровне не хуже передовых работ в исследуемой области. В частности ЭО МСУ с АЦСПО превосходит по характеристикам передовые коммерческие аналоги AD2S1210 (США), iC-TW8 (Германия) и AS5047 (Австрия).