2.2.2 Встроенный контроль

После подключения питания и начального запуска в гироскопе INL-CVG-G200 запускается две программы BIST, работающие во время эксплуатации. Одна программа работает для оси 1 (BIST1), другая – для оси 2 (BIST2). Функция BIST – это TTL вывод напряжения постоянного тока, который помогает определить 80% поломок оборудования. Высокое напряжение (+2,4 В к +5 В входного напряжения) показывает, что гироскоп INL-CVG-G200 работает и выходные данные доступны. Если BIST выдаёт низкое напряжение (0 В… +0,4 В), тогда выходные данные гироскопа INL-CVG-G200 недоступны.

Пользователь имеет возможность проверить пригодность гироскопа INL-CVG-G200 с помощью двух управляемых тестов (FILT). Один для оси 1, другой – для оси 2. Функция FILT – это входной TTL сигнал постоянного тока, подаваемый пользователем. Этот сигнал вызывает выходной сигнал с выбранной оси, что позволяет контролировать всю электромеханическую передаточную функцию гироскопа INL-CVG-G200, а также его пригодность.

Благодаря объединению функций BIST и FILT обнаруживается 95% поломок гироскопа INL-CVG-G200. Если пользователь подает входное напряжение в диапазоне от +2,4 В до +5 В на контакт FILT, соответствующий выходной сигнал INL-CVG-G200 уменьшится до -3 В, -2 В, или увеличится до + 2 В, + 3 В в случае подачи напряжения на отрицательный вывод оси. В случае если входное напряжение на FILT равно нулю, или изначально не подсоединено, то выходной сигнал гироскопа INL-CVG-G200 – номинальный [1].

2.2.3 Дифференциальный режим работы гироскопа

Дифференциальный режим – это режим, обеспечивающий лучшую защиту от влияний ЭМС/ЭМИ по сравнению с недифференциальным режимом, поскольку он позволяет подавить шум синфазного режима, наблюдаемый на выходах PO и NO, а также влияние перепадов напряжения с помощью провода заземления.

Для оси 1, контакты отрицательного и положительного вывода должны быть подсоединены к дифференциальному входу АЦП или посредством дифференциального операционного усилителя пользователя. Аналогично подключаются контакты для оси 2.

В дифференциальном режиме выходное напряжение также пропорционально величине задаваемой угловой скорости, однако масштабный коэффициент умножается на 2 по сравнению с недифференциальным режимом (2U в диапазоне от -9 В до +9 В).

2.2.4 Анализ выходных данных гироскопа

Для того, что бы перейти к оцифровке сигнала гироскопа, сначала нужно: определить его диапазон угловых скоростей, зависимость между угловыми скоростями и напряжением, частотный диапазон выходных сигналов гироскопа, вычислить уровень шумов по напряжению в полосе частотного диапазона, вычислить уровень шумов по напряжению в полосе до 50 Гц и определить динамический диапазон выходных сигналов.

Диапазон угловых скоростей – это характеристика гироскопа, которая не зависит от внешних факторов, определяется изготовителем и описана в техническом описании. Предел диапазона измерений INL-CVG-G200 по осям 1 или 2, составляет [1]:

|Ω1| ≤ 95°/с;

|Ω2| ≤ 95°/с.

Модель погрешности выходных данных для каждой оси INL-CVG-G200 выглядит следующим образом:

U1=МК1×(K01+Ω1+α1+ Ω1t); (2.1)

U2=МК2×(K02+Ω2+α2+ Ω2t). (2.2)

В таблице 1 показаны параметры модели погрешности.

Таблица 1 – Параметры модели погрешности.

Параметр	Единица измерения	Описание
U1	В	Вывод по оси 1
МК1, МК2	В/(°/с)	Масштабный коэффициент по оси 1 и 2
K01, K02	°/с	Ошибка смещения нуля по оси 1 и 2
Ω1, Ω2	°/с	Входное вращение по осям 1 и 2
Ω1t, Ω2t	°/с	Вращения, перпендикулярные осям 1 и 2
α1, α2	радиан	Погрешность выставки по оси 1 и 2

Погрешность масштабного коэффициента рассчитывается по формуле (3) и (4):

МК1 = МК1׳×(1+ ε1); (2.3)

МК2 = МК2׳×(1+ ε2). (2.4)

Где: MK1׳ и MK2׳ – номинальное значение масштабного коэффициента, которое для дифференциального режима равно: 0,064 В/(°/с). ε1 и ε1 – это погрешности масштабного коэффициента, которые равны 1500ppm.

Подставляя данные в формулы (3) и (4) получим значение погрешности масштабного коэффициента:

МК1 = 0,064096 В/(°/с);

МК2 = 0,064096 В/(°/с).

Ошибка смещения нуля по оси 1 и 2 равна:

K01 = 2,7∙10^-5 °/с;

K02 = 2,7∙10^-5 °/с.

Вращения, перпендикулярные осям 1 и 2 равны:

Ω1t = 2,2∙10^-5 °/с;

Ω1t = 2,2∙10^-5 °/с.

Погрешность выставки по оси 1 и 2 равна:

α2 <8мрад;

α2 <8мрад.

Можно посчитать общую погрешность выходных данных для оси 1 и 2, подставляя значение рассчитанных погрешностей в формулу (2.3) и (2.4):

U1 = 0.064∙(0,000027+ 0,000022+0,008+ Ω1);

U2 = 0.064∙(0,000027+ 0,000022+0,008+ Ω2).

При изменении входного вращения по осям 1 и 2 на 1 °/с, выходные данные будут равны:

U1 = 0,06451 В;

U2 = 0,06451 В.

Как видно из расчетов, выходное напряжение имеет отклонение от масштабного коэффициента в 500 мкВ. Полученное значение на порядок меньше единичного вращения по оси, поэтому им можно пренебречь.

В итоге получим зависимость между угловой скоростью и напряжением для дифференциального режима:

U_вых = MK× Ω ×1,008. (2.5)