信頼性、耐久性、再現性。2017年も健在の電解式傾斜センサ

MEMSチルトセンサの人気が高まっているにもかかわらず、電解チルトセンサは産業用アプリケーションの標準であり続けていると、フレデリックス社のエンジニア、Shawn Orr氏は説明しています。

商用アプリケーションで広く使用されていることもあって、MEMS チルトセンサと加速度センサはより一般的になり、設計者や消費者に認知されやすくなっています。このような事実にもかかわらず、電解傾斜センサは、近年、産業用アプリケーションの人気が大幅に上昇し続けています。これらのアプリケーションには、建設車両、レーザー水準器のような建設ツール、RV(レクリエーション車両)レベリング、移動衛星測位、地球物理学的および構造物モニタリングなどが含まれます。これらのアプリケーションでは、製品の寿命は月単位ではなく年単位で測定され、センサーの精度はエンドユーザーにとって非常に重要です。また、エンドユーザーの製品が現場で使用されている限り、この精度を維持することも非常に重要です。

高精度のコスト

精度は、チルトセンサにとって最も重要な性能指標であり、ほとんどのメーカーは、再現性、ドリフト、直線性、および温度に対する性能を含むがこれらに限定されない複数の仕様を組み合わせて指定しています。電解チルト センサと比較すると、市販の MEMS チルト センサで提供される精度、特に再現性には大きな違いがあります。低価格の電解チルトセンサは±0.001°(±5 アーク秒)から±0.1°の繰り返し精度を提供することができますが、ハイエンドの電解チルトセンサはサブアーク秒の繰り返し精度を実現しています。このような極めて高い精度は、高コストの MEMS チルトセンサでのみ提供されますが、これらのセンサは多くの場合、複数の高価なサポート コンポーネントを必要とし、最終製品の総コストをさらに増大させています。

サポートコンポーネントのコスト

小さな電圧変動は、MEMS チルトセンサの精度に大きな影響を与える可能性があります。具体的には、時間や温度の経過とともにドリフトが発生し、センサの再校正が必要になる可能性があります。最適な性能を実現するためには、高精度または産業用アプリケーションでMEMSチルトセンサを使用する設計に、高精度で安定した(かつ高コストの)電圧電源を組み込む必要があります。これと比較して、電解チルトセンサに使用されるレシオメトリック測定原理は、電圧変動の影響を受けにくく、低コストの電源の使用を可能にします。

長寿命と耐久性

チルトセンサの性能に大きく影響するもう 1 つの要因は、その環境耐久性です。ここでは、MEMS チルトセンサは、パッケージング オプションと温度範囲によって制約を受ける可能性があります。それに比べて、市販の電解チルトセンサは、動作温度範囲が-40 °C~85 °C、保存温度範囲が-55 °C~125 °Cで、標準的には密閉パッケージで提供されています。

環境耐久性が MEMS チルトセンサの性能に経時的に影響を与えるもう 1 つの方法は、材料特性の変化によるものです。MEMS センサの設計を単純化して、それをバネとそれに取り付けられたプルーフマスと考えれば、センサの寿命中にバネが移動し、衝撃、振動、および温度の極端な変化にさらされると、バネ定数が変化します。逆に、電解式センサは可動部がないため、経年変化による衝撃、振動、温度変化による性能低下はありません。電解チルトセンサのパッケージおよび取り付けオプションには、PCBに直接はんだ付けできるものや、外部からPCBにケーブルで接続して取り付けられるものなど、いくつかの異なるオプションがあります。スルーホール実装を利用できることで、頑丈な接続が可能になり、表面実装のMEMSチルトセンサパッケージでは困難なセンサの位置合わせを容易に保証することができます。

統合のシンプルさ

電解チルトセンサはMEMSチルトセンサよりも設計に組み込むのが難しいという誤解がよくありますが、それは電解センサがAC駆動信号にACコンポーネントを必要とするからです。実際には、電解センサは、マイクロコントローラ(これはほとんどの最新の設計にすでに存在しています)と抵抗とコンデンサを含むいくつかの受動部品を含むオペアンプを含むすべてのDCコンポーネントと統合することができます。

電解式傾斜センサの未来

電解式傾斜センサは少なくとも1960年代から広く使用されており、フレデリックスのようなメーカーは21世紀に入ってもこの既に確立された技術の革新と改良を続けています。