[實用新型]一種基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器

有效

• 申請號: 201921763931.1
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN211234439U
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 易華祥;陳旭輝;孟冰;肖鵬;馮志民;余才佳
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本實用新型公開一種基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器，其特征在于信號處理電路板(1)安裝在上蓋部件(3)上，上蓋部件(3)側壁有出線端口(6)，電線和信號線纜均通過出線端口(6)與信號處理電路板連接，信號處理電路板輸入端設有隔離電路，陀螺電路板(2)安裝在底板部件(4)上，單軸MEMS陀螺(5)安裝在陀螺電路板(2)上。信號處理電路板(1)和陀螺電路板(2)之間進行電信號連接，上蓋部件(3)和底板部件(4)緊固安裝。上蓋部件(3)、底板部件(4)和出線端口(6)之間填充防水絕緣材料(7)。本實用新型采用單軸MEMS陀螺作為核心部件測量轉角運動，產品組成簡單，功耗小，可靠性高。

技術領域

本實用新型涉及微機械系統和姿態傳感技術領域，具體涉及一種基于單軸MEMS陀螺的姿態傳感器。

背景技術

110kV及以上電壓等級變電站敞開式隔離開關和組合電器式隔離開關分合閘時，需要在線測量分合閘運行，作為高壓開關的第二位置判據，用于實現電網的智能控制，亟需一種適用于高壓開關的姿態傳感器。

針對該技術需求，現有姿態傳感器技術通常采用多軸傳感器，包含三軸正交的陀螺、三軸正交的加計以及磁力計等，原理上可以測量被測物體的任意姿態。姿態傳感的精度取決于核心陀螺的精度。MEMS陀螺具有以下優點：MEMS陀螺體積最小，傳感器設計靈活性高；MEMS陀螺精度滿足高壓開關姿態傳感器需求；MEMS陀螺功耗低，發熱量小；MEMS陀螺集成度高，組件少，傳感器可靠性高。

因此MEMS陀螺是實現高壓開關姿態傳感器的關鍵組件。但是由于高壓開關電磁環境干擾劇烈，信號處理難度大。同時，多軸傳感器組件復雜，長期工作，可靠性風險較大。

實用新型內容

鑒于現有技術的上述情況，本實用新型的目的是提出一種基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器，實現適用于高壓電磁環境的高精度開關姿態。

本實用新型的上述目的是利用以下技術方案實現的：

一種基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器，其特征在于，信號處理電路板安裝在上蓋部件上，上蓋部件的側壁位置有出線端口，電線和信號線纜均通過出現端口與信號處理電路板連接。電磁環境下，電磁信號耦合到線纜中，進入到信號處理電路板，信號處理電路板中的隔離電路將電磁信號隔離，從而保護陀螺電路板及單軸MEMS陀螺不受到電磁信號干擾。陀螺電路板安裝在底板部件上，單軸MEMS陀螺安裝在陀螺電路板上。信號處理電路板和陀螺電路板之間進行電信號連接，上蓋部件和底板部件緊固安裝。上蓋部件、底板部件和出現端口之間的空間填充防水絕緣材料。

進一步地，在所述的基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器中，上蓋部件、底板部件和出現端口之間形成密封結構，可以采用膠圈實現密封，可以采用緊固安裝后在接觸位置涂膠實現密封等。

進一步地，所述的防水絕緣材料，可以是任意絕緣凝膠物質，如硅橡膠等。

進一步地，在所述的基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器中，信號處理電路板安裝在上蓋部件上，陀螺電路板安裝在底板部件上，安裝方式可以是螺絲緊固，可以是粘接劑緊固。單軸MEMS陀螺安裝在陀螺電路板上，安裝方式可以是焊接，可以是插接等。

進一步地，在所述的基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器中，信號處理電路板輸出端也設有隔離電磁信號的隔離電路。

本實用新型實現了可用于高壓開關的姿態傳感器，采用單軸MEMS陀螺作為核心部件測量轉角運動，然后通過積分算法得到被測的角度位置變化，產品組成簡單，功耗小，可靠性高；采用電磁隔離電路，實現高壓開關環境高精度傳感測量；采用密封封裝結構，滿足長期戶外工作要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于單軸MEMS陀螺的高壓開關姿態傳感器的結構示意圖。