Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали образец энергонезависимого высокопрочного датчика для навигационных систем.
В будущем с использованием специальной антенны устройство будет способно обеспечивать себя энергией и беспроводной связью с помощью радиоволн.
«Мы создали прототип датчиков нового типа для навигационных систем. Благодаря использованию принципов, отличных от МЭМС-датчиков, такие устройства смогут выдерживать значительно более высокие нагрузки. При этом компактность, точность работы и легкость сохранятся», — отметил заведующий кафедрой прикладной механики и инженерной графики, доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Кукаев.
Отмечается, что в настоящее время для электроники активно используются навигационные датчики МЭМС (микроэлектромеханические системы). Они идеально подходят для навигации гаджетов, различных видов пилотного и беспилотного транспорта, а также различных автоматизированных систем. Однако из-за своих конструкционных особенностей такие устройства являются довольно хрупкими и, следовательно, недостаточно надежными для оборудования, функционирующего в условиях значительных физических перегрузок. К примеру, это касается систем высокоточной закладки строительных свай или навигации промышленных производственных линий.
Принцип работы датчика
По информации пресс-службы, разработанный в ЛЭТИ навигационный датчик использует в своей работе поверхностные акустические волны на кристаллической пластине из пьезоэлектрического материала — он обеспечивает преобразование электрического сигнала в механические колебания и обратно. Когда электрический ток подается на пластину, ее поверхность начинает колебаться и становится очень чувствительной к различным внешним воздействиям, таким как изменения температуры, давления, ускорения и угловой скорости. Характеристики этих колебаний изменяются, и при обратном преобразовании акустических волн в электричество параметры тока отличаются от первоначального сигнала. Эти изменения фиксирует датчик.
Анализируя собранные данные, возможно с высокой точностью определить ориентацию движущегося объекта, который оснащен таким устройством. Кроме того, пьезоэлектрические материалы достаточно недороги и обладают высокой прочностью, а в конструкции датчика отсутствуют подвижные части. Благодаря этому навигационный датчик может функционировать в условиях высоких перегрузок.
Будущее разработки
«В настоящее время мы работаем над тем, чтобы сделать наше устройство полностью автономным, установив на датчике специальную миниатюрную антенну. С ее помощью мы сможем одновременно обеспечить и беспроводную связь, и энергоснабжение. В будущем такие устройства станут новым типом компактных навигационных датчиков для широкого диапазона технических систем, которые работают в условиях больших физических нагрузок», — рассказала аспирант кафедры ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Сорвина.
Фото: hi-tech.mail.ru