Инерциальные МЭМС-системы от НПП «ГИРОНАВ»

Российская компания НПП «ГИРОНАВ» созданная в 2019 году, проектирует и выпускает инерциальные МЭМС-решения: гироскопические модули, системы ориентации и инерциальной навигации. Получив грант от Фонда содействия инновациям и привлекая частный капитал для создания испытательной лаборатории, коллектив НПП «ГИРОНАВ» начал разработку высокоточных инерциальных модулей на основе МЭМС. Позже в компанию сделало инвестиции АО «ЗНТЦ», обеспечив стабильное финансирование ведущихся НИОКР.

Производственная площадка, офис и испытательная лаборатория НПП «ГИРОНАВ» располагаются в Зеленограде. Особое внимание при разработке уделяется настройкам и индивидуальной калибровке каждого изделия на поворотных стендах. Для всех модулей предусмотрен оптимальный алгоритм, учитывающий параметры движения и условия внешней среды, что позволяет создавать высокоточные и энергоэффективные приборы.

Рис. 1. Внешний вид гироскопического модуля серии МР

Первый продукт — гироскопические модули серии МР (рис. 1) были представлены на форуме «Армия-2019» на стенде официального дилера — ГК «Радиант». Гироскопический модуль (датчик угловых скоростей) серии МР предназначен для непрерывного измерения угловой скорости по трем ортогональным осям (рис. 2). Модуль обладает высокой температурной стабильностью смещения нуля и масштабного коэффициента. Каждый прибор калибруется во всем рабочем температурном диапазоне. Модуль имеет цифровой выход (UART, SPI).

Рис. 2. Блок-схема гироскопа МР

Гироскопы серии МР ориентированы на применение в составе систем ориентации малых БПЛА, для систем стабилизации оптико-электронных систем и т. п. Внешне датчик представляет собой миниатюрное устройство в 15-выводном металлостеклянном герметичном корпусе для выводного монтажа на печатную плату. Габариты модуля 29,4×19,4×10 мм, масса не более 10 г.

Для быстрой оценки характеристик гироскопов серии МР предлагается отладочная плата (рис. 3). Для удобства ее использования реализована возможность питания либо от источника с напряжением 12 В, либо от шины USB. Выполнена гальваническая изоляция интерфейсов. В комплекте поставляется ПО для быстрого старта.

Рис. 3. Внешний вид отладочной платы НТРЕ.687253.001

В таблице приведены основные технические характеристики гироскопов серии МР.

 На рис. 4 представлен типичный график вариации Аллана гироскопа МР300 с диапазоном измерения ±300°/с. Реакция на быстрое изменение угловой скорости МР300 показана на рис. 5. Нелинейность передаточной характеристики МР300-Н отображена на рис. 6.

Рис. 4. Вариация Аллана датчика угловой скорости МР300

Рис. 5. Реакция на быстрое изменение угловой скорости МР300-Н

Рис. 6. Нелинейность передаточной характеристики МР300-Н

В распоряжении НПП «ГИРОНАВ» имеется испытательный центр. Весь процесс испытаний и калибровок реализован в автоматическом режиме. На одном стенде, состоящем из поворотного стола и камеры тепла-холода (рис. 7), за рабочую смену калибруется 12 гироскопических модулей серии МР в рамках стандартной процедуры. Для этого изготовлены высокоточные оснастки. Производственные мощности позволяют изготавливать более 2500 таких модулей в год.

Рис. 7. Испытательное оборудование НПП «ГИРОНАВ»

Заключение

В настоящий момент НПП «ГИРОНАВ» ведет активные НИОКР. Основная задача — разработка и вывод на рынок системы пространственной ориентации (курсовертикали) КВМ-1, определяющей углы крена, тангажа и курса как статических, так и динамических объектов. Планируемая погрешность измерения крена и тангажа в динамике не более 0,5°, курса 2°. Помимо КВМ-1 (рис. 8), ведется работа над высокостабильным трехосевым гироскопическим модулем Т-1 с нестабильностью нуля по Аллану менее 5°/ч и спектральной плотностью шума менее 0,004°/c/√Гц. Модификации Т-1 будут иметь как аналоговый, так и цифровой (RS-485) интерфейсы. Оба продукта предполагается реализовать в герметичных алюминиевых корпусах.

Рис. 8. Рендер корпуса экспериментального образца КВМ-1