Ученые ЛЭТИ создали прототип высокопрочного датчика для систем навигации

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» создали прототип энергонезависимого высокопрочного датчика для систем навигации.

Источник: Freepik

В будущем при помощи специальной антенны устройство сможет обеспечить себя энергией и беспроводной связью с помощью радиоволн, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

«Мы разработали прототип нового класса датчиков для систем навигации. Благодаря тому, что в конструкции устройства заложены отличные от МЭМС-датчиков принципы, такие датчики смогут выдерживать гораздо более высокие нагрузки. При этом компактность, точность работы и малый вес сохранятся», — привели в пресс-службе слова заведующего кафедрой прикладной механики и инженерной графики, доцента кафедры лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александра Кукаева.

Уточняется, что сегодня для электроники активно применяются навигационные датчики МЭМС (микроэлектромеханические системы). Они отлично подходят для навигации гаджетов, многих видов пилотного и беспилотного транспорта и различных систем автоматизации. Однако в силу конструкционных особенностей такие устройства являются достаточно хрупкими, а потому недостаточно надежными для оборудования, работающего в условиях больших физических перегрузок. Например, это относится к системам высокоточной закладки строительных свай или навигации производственных промышленных линий.

Принцип действия датчика

По данным пресс-службы, разработанный в ЛЭТИ навигационный датчик использует в своей работе поверхностные акустические волны на кристаллической пластинке из пьезоэлектрического материала — он обеспечивает превращение электрического сигнала в механические колебания и обратно. Электрический ток подается на пластину, ее поверхность начинает колебаться и становится очень чувствительной к разным внешним воздействиям, например, изменениям температуры, давления, ускорения, угловой скорости. Характеристики колебаний меняются, и когда происходит обратное преобразование акустических волн в электричество, параметры тока отличаются от первоначального сигнала. Эти изменения фиксирует датчик.

Анализируя собранные данные, можно с высокой точностью определить ориентацию движущегося объекта, который снабжен таким устройством. Кроме того, пьезоэлектрические материалы являются относительно недорогими и обладают высокой прочностью, а в самой конструкции датчика отсутствуют подвижные части. За счет этого навигационный датчик может работать в условиях высоких перегрузок.

Будущее разработки

«Сейчас мы работаем над тем, чтобы сделать наше устройство полностью автономным благодаря установке на датчике специальной миниатюрной антенны. С ее помощью мы сможем одновременно обеспечивать и беспроводную связь, и энергоснабжение. В перспективе эти устройства станут новым типом компактных навигационных датчиков для широкого круга технических систем, которые работают в условиях больших физических нагрузок», — рассказала аспирант кафедры ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Сорвина.