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。

1 U( C- G3 c R8 A

表1EWTZ9G型陀螺的主要参数

) m- M/ _0 o* Y$ A1 J* y7 x" N" U8 r8 R8 w; ^$ A1 r" {0 O% n' T k4 }8 |: p8 f% s" M% s! K5 y G. f! y8 s& t ^; s3 u9 e1 j+ f/ F/ Y( a+ O' {; E! I5 \3 c& i# b k. ]' _9 }9 W' N% J/ d( T4 K& c/ w( L! j: ]& D# u, X2 v9 g5 `4 a; m! T4 E! g X. Z: H; K1 p8 c( u/ V0 u. [5 x/ g) C" h) C ^2 B# S: S4 }, X4 R8 H! @& b5 g, u$ }" M2 t" E5 U4 x- r; F% v: j. `2 J+ N$ _7 F# H% w, g8 a. s6 t W/ t- B5 B8 U2 V' A- G" a( I! i/ K6 d0 q6 c F4 I- L* N. J$ f+ G0 P+ o3 V2 L' s# S+ M s4 u- S$ Y- j( S$ P. W! @1 q0 Z( C. w" j' z0 w! h& A4 D; a* E0 Q* P8 u+ r% P7 T1 \( ~" d4 j9 A4 q9 j/ b0 B9 }: j2 U' j3 K6 s0 [7 e8 t& R* Y) u8 b- M' b; w+ D4 |. S; O' Q' |) o& D$ M! T7 P6 k! S( n) H; R T6 V* u- m1 F5 P7 g: Y. t2 s& R8 V# H- ~7 Z" F4 `$ \4 H- k( D) g# C# F9 O) z. L' L/ v" B1 Z8 T; V9 Q7 W( g! H7 C$ z2 T+ k6 z7 L1 G6 _9 _6 e6 c5 V% ?4 g& i5 w/ p, d) Q1 K3 v) x# `7 }3 d! x% E1 f9 c3 Y- F1 Z8 z6 H3 [% H: @- p U; }, ^+ v; n; {; Y6 [# d3 F% g% q2 H) f9 y4 V9 @ Y, l2 Y# l8 t' K. m# m6 }$ }& N- J" W6 b) o2 t* c- c- m+ O5 |2 j0 a7 q5 K# [& w/ T; @$ p& f5 x9 D# U- s% q/ G3 G- t r$ G4 j) M7 R1 {4 f! C7 O( x4 u7 `. F% s+ x7 [# p% n1 x+ Z4 l9 a4 `" l- L9 O, y7 y( e, e5 h1 ?3 ?! J2 M5 X! ]8 _5 }) E) `& ]: t; d5 A. u. y! y% t {8 U& H$ f& R2 H) @, x# l! m; S i# m" x0 I/ U3 t7 E9 P2 i |% |* m: e0 e2 C7 J( m# x- s6 K. z, l/ H! ^- B# f, |& T Y/ ^" F7 ]0 b; ]2 k4 z! T |& K& h3 T- m- a5 P8 c5 _6 n o' K" \2 w6 K! S! _2 [& k: I4 h- W% W9 t& e3 X2 m' `& Z3 e- \& J2 p0 @6 b. Z6 F, @! f7 ?& I0 ?8 L" P, a& b" Z* U* v+ k8 x$ Q+ _9 Y, k6 X8 q: W0 F4 T3 C1 J! U+ T K5 n1 y# }: i. {. G' J; z2 n- U1 |6 G6 u+ ]- L; C: B0 A* _+ _3 g( Q! f m0 u: _) b, m( d2 z/ A' n8 a* i; Q7 Y& Y% i2 u2 K" V+ a; m% K" a k/ w6 j/ m4 t. N- ~) }: K0 b+ i' X8 L, N) X1 ]1 D$ u0 l' G( P. J/ K3 K# p1 k5 @( v W% A9 ^) [! q, Q9 A O4 \ f! @) S) P+ |) w; D5 z, v- U6 _& ?4 i4 G' c% p" D8 X1 A7 U" `: [: q: { F6 E9 l6 o- {/ q, h# _6 m% J- Q& {# p7 L T; k, l: J% ~+ c$ h3 f" J* h% G w+ g. Y( T1 _, a

序号	1 Y& F4 W0 ]% x Q 内容	条件	x b4 {9 F4 J& m 最小	5 @/ |* f+ a: m, v( U 典型	最大	+ ]$ q }$ W8 U9 i 单位	备注
/ T$ j0 Y' Q! y* J 1	1 {. Z$ H, ?+ w' E' v& Q6 s 工作电压		4.75	5.00	6 M& N$ G' B- l0 e' T0 z x3 ~ 5.25	V
2	工作电流	6 f9 M( y/ Q* A$ \8 M2 a+ [, U/ k VCC=5.0V	% O# ~8 m( ^$ T 5.00		11.0	$ s0 g% N/ X" k1 _" }2 A mA
9 m M8 q$ A$ U2 e1 E' g! u 3	最小输出				0.3	V
9 k' q/ _) S. S3 h* f, f! X 4	) J4 g. Z, o" W8 R8 X# ^, ? 最大输出		& v6 P& ]# Y% G8 `. k0 z VCC－0.3			5 e0 b5 k# s$ B# P5 }6 z" O V
8 Z1 D- \* W6 M( g, V/ O7 l) ] 5	灵敏度	Ta=－30℃～80℃	22.50	+ N2 ~1 ^1 q' X N3 R 25.00	27.5	MV/(deg/s)	5 e# l- L& x J 从25℃开始改变
6	灵敏度漂移	Ta=－30℃～80℃	－5.00		$ e+ N; A+ M5 E" E& I 5.0	8 k0 g+ \% P( a; j$ Q ％
/ l* i+ H1 \% O; a6 I 7	零点输出	7 r/ S" b; c& q/ I) y Ta=－30℃～80℃	2.10	2.50	( i+ o6 k6 E3 Z. O) ?) @; c8 [ 2.9	V
8	零点漂移	Ta=－30℃～80℃	9 Z8 B0 k& T4 d" f( J$ ~ －10.00		1 U' N' K$ O& r% V; ^; E 10.0	％
9	动态范围		－60.00		" Q( S' U! Y4 t& q4 k 60.0	, s. W' C+ k4 t; P' D4 P0 R deg/s
10	4 t* `3 `9 O3 V& O 输出噪声				10.0	3 q8 s5 J9 H$ e4 v( t; ~ mVp－p
! k& J7 o1 v; O) F 11	# P9 {6 |0 d/ t" e! @. [- D' L2 d7 V2 | 启动时间				# y" }) J7 K% a* _; [' K 1.0	; X1 Y5 Q6 w9 o1 N$ C5 | sec
12	$ E. [9 h2 Y: a 零点稳定性	0～5min	( Q: H" m9 y2 d4 K" w7 n; `/ e －25.00		25.0	' D8 E b0 I3 g9 N mV
		5min～15min	. F- b+ s3 O' B. |" K% N －10.00		10.0
, }3 R4 |6 y7 m% h; }; o 13	9 X* W* m% x7 ] 线性度	<50deg/s	, s- P8 _* \6 W5 U% }, M －0.50		0.5	％
		3 R$ p8 a! c3 I) h/ i+ O e 50deg/s～60deg/s	, |' A5 X6 N0 _4 `& V8 F) \) J －5.00		6 x1 m g ]0 Q1 o7 q, w 5.0
6 O4 {# h4 {. m- O1 Z, k4 K 14	横轴灵敏度		/ d. ^7 d3 L, A －5.00		5.0	8 J ~# u* f! j) D) n2 q ％
15	频率响应	7Hz	1 F+ X: { }2 f, U9 k- O －7.00		( T: u1 n u* l( X' U5 ~6 \ －2.0	dB
16	. ]5 t% [# I' ^% c: S' g* A% k 零漂温度特性	4 p" [ ^+ E: d －30℃～80℃	－50.00		' V+ x$ T- J$ C' s8 y, T2 N2 I6 ^ 50.0	9 b; n/ w, e% V$ ]* z mV/7.5℃	( f6 |: e7 g/ v6 ]+ s; H5 ~ 7?5℃为检查时的测量间隔
17	零漂电压特性		9 z& }- D4 v2 E( E- o8 z" l 0.70		1.3
% v1 c- W2 }* T$ H7 ` W, ]7 @, t 18	) E9 G: `- ?7 ~" C' M 灵敏度电压特性		0.80		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℃；

! l, j. c- C8 B/ Z

图1装配面

图2焊接面

图3参考电路

0 w \7 R- z; s$ p, p% c; n% S" }

        (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

2 A& n- P3 ^) J) Q# N, v+ S/ F' N/ S4 W3 I5 s9 b; n& V+ R% M5 [( F) o. h7 u; F" b) g% ~1 t8 t* }! [0 H# i9 J e9 h% x' V: J$ q: u' ?) K1 m% s' \+ g5 ?! H7 W8 b, j0 ~4 ]* H7 }3 q/ w* A( R5 y- ?2 E4 V5 k4 S& f6 b! \& |2 E4 Q Y3 R7 l7 z- U. s# P# b, T2 E. c5 i/ J6 f7 ]' ^' L5 L( L- y' t' p! _4 s# A9 R0 i" j) D

溶剂	举例	可用与否
# I' {7 i6 S/ V8 k 氯化物	三氯化烯	可以
* q; P% R" j1 P 氟化物	氟里昂（TF，TES，TE）	2 e% g7 ^1 I$ h v2 A( [( k2 b8 n 可以
纯净水		可以
. T+ x3 ^2 P' x; J& ~; j8 @ 酒精	IPA，乙醇	H1 k* z% [* N$ a: x 可以
2 k& K& ~ E$ M2 O9 k$ q5 N 其他	汽油	不可以

2 i9 n4 h" @$ W+ g7 ?% _! P

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。

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