MSN300 고정밀 MEMS North Finder

MSN300 고정밀 MEMS North Finder

-40도~+120도 전체 온도. 교정 및 보상
혹독한 기계적 환경에 대한 내성
온라인 업그레이드 기능

설명
기본특징

 

  • 고성능, 컴팩트한 크기, 가벼운 무게
  • -40도~+120도 전체 온도. 교정 및
  • 보상
  • 혹독한 기계적 환경에 대한 내성
  • 온라인 업그레이드 기능
  • 자동 제로 속도- 방향 유지
  • 북쪽{0}}탐색 시간 구성 가능
  • 설치 오정렬 각도 수정
product-1010-1010

 

응용

 

  • 광산과 같은 복잡한 환경에서의 방향 설정
  • 유정 경사계 북쪽 찾기
  • 파이프라인 측정

 

제품소개

 

MSN300 MEMS 관성 North Finder는 MEMS 자이로스코프와 MEMS 가속도계가 내장된-스트랩다운 북쪽 찾기 방식을 채택합니다.

MSN300은 유정 편차 각도, 도구 표면 및 방위각의 변화를 지속적으로 추적하고 측정할 수 있습니다. 이 시스템은 넓은 온도 범위에 걸쳐 바이어스, 배율 계수 및 비{3}}직교성 오류에 대한 완전한{2}}온도 매개변수 보상을 수행하여 다운홀 북쪽 탐색 및 탐색을 위한 매우 안정적인 솔루션을 제공합니다.

 

MSN300 고정밀-정밀 MEMS North Finder

 

MEMS자이로스코프

범위(도/초)

±200

바이어스 @ 전체 온도. (도 /h,3σ)

0.6 이하

바이어스 안정성(도 /h,10s평활)

0.1 이하

바이어스 불안정성(도 /h,allan,일반)

0.02 이하

바이어스 반복성(도/h)

0.1 이하

각도 랜덤 워크(도 /√h)

0.01 이하

스케일 팩터 비선형성(ppm)

100 이하

교차-커플링(rad)

0.001 이하

대역폭(Hz)

50 이상

MEMS가속도계

범위(g)

±30

바이어스 @ 전체 온도. (mg,3σ)

3 이하

바이어스 안정성(ug,10ssmoothing)

100 이하

바이어스 불안정성(ug,allan,typ)

50 이하

바이어스 반복성(ug)

100 이하

속도 랜덤 워크(m/s/√h)

0.04 이하

스케일 팩터 비선형성(ppm,±1g)

100 이하

교차-커플링(rad)

0.001 이하

대역폭(Hz)

50 이상

탐색 정확도

북쪽 찾기 정확도(도,1σ)

1*초 L(위도의 경우 L)보다 작거나 같음

자세 정확도(degree,1σ)

0.2 이하

물리적 특성

전원 공급 장치(V)

5~12(리플 100mV 이하)

정상-상태 전력(W)

2보다 작거나 같음

시작 시간(초)

2보다 작거나 같음

업데이트 속도(Hz,최대)

200

치수(mm×mm×mm)

Φ31.8 × 85

무게(g)

145±10g

운영 환경

작동 온도. ( 도 )

-40-+120

보관 온도 ( 도 )

-55-+85

진동(g,RMS)

6.06,20~2000Hz

충격(g)

500g/1ms

 

제품 소개

 

제품개요

MSN300 MEMS Inertial North Finder는 내장된- MEMS 자이로스코프와 MEMS 가속도계- 기반 스트랩다운 북쪽 찾기 체계를 통합합니다. 이 제품은 유정 경사각, 공구 면, 방위각의 변화를 지속적으로 추적하고 측정할 수 있습니다. 이 시스템은 넓은 온도 범위에 걸쳐 전체 온도 매개변수에 대해 제로 바이어스, 축척 계수 및 비{5}}직교성 오류에 대한 보상을 수행하여 다운홀 북쪽 탐색 및 탐색을 위한 매우 안정적인 솔루션을 제공합니다.

product-1010-1010

주요 특징

  • 고성능, 컴팩트한 크기, 가벼운 무게
  • -40도~+120도 전체 온도 교정 및 보상
  • 가혹한 기계적 환경 저항
  • 온라인 펌웨어 업데이트 기능
  • 자동 제로 속도- 방향 유지
  • 구성 가능한 북쪽 찾기 시간
  • 설치 오정렬 각도 수정

 

응용

  • 광산과 같은 복잡한 환경에서의 오리엔테이션
  • 석유 성향과 북쪽 찾기
  • 파이프라인 측량

 

기술 사양

 

표 1 MSN300 North Finder 성능 사양

자이로스코프

범위(도/초)

±200

바이어스 @완전 온도. (도 /h,3σ)

0.6 이하

바이어스 안정성(도/h,10s스무딩)

0.1 이하

바이어스 불안정성(도 /h,allan,일반)

0.02 이하

바이어스 반복성(도/h)

0.1 이하

각도 랜덤 워크(도 /√h)

0.01 이하

스케일 팩터 비선형성(ppm)

100 이하

교차-축 커플링(rad)

0.001 이하

대역폭(Hz)

50 이상

가속도계

범위(g)

±30

바이어스 @완전 온도. (mg,3σ)

3 이하

바이어스 안정성(ug,10sSmoothing)

100 이하

바이어스 불안정성(ug,allan,typ)

50 이하

바이어스 반복성(ug)

100 이하

속도 랜덤 워크(m/s/√h)

0.04 이하

스케일 팩터 비선형성(ppm,±1g)

100 이하

교차-축 커플링(rad)

0.001 이하

대역폭(Hz)

50 이상

탐색 정확도

자동 북쪽 찾기 정확도(도, 1σ)

1*secL(위도의 경우 L)보다 작거나 같음

자세 정확도(degree, 1σ)

0.2 이하

물리적 특성

전원 공급 장치(V)

5~12(리플 100mV 이하)

꾸준한-국가 전력(W)

2보다 작거나 같음

시작 시간(초)

2보다 작거나 같음

업데이트 속도(Hz,최대)

200

치수(mm×mm×mm)

Φ31.8 × 85

무게(g)

145±10g

운영 환경

작동 온도(도)

-40-+120

보관온도(도)

-55-+85

진동(g,RMS)

20~2000HZ,6.06

충격(g)

500g/1ms

 

기술 사양

 

기계적 특성

MSN300 North Finder 시스템은 가볍고 구조적 무결성이 뛰어나며 진동과 충격에 강한 항공우주 알루미늄 합금 구조를 채택했습니다. 제품은 6*M3 나사로 장착됩니다. 그림 1과 같이 기계적 치수는 Φ31.8mm×85mm, 무게는 150g입니다.

product-750-955

그림 1 기계적 치수

 

제품 마킹 및 오리엔테이션

MSN300 고정밀- MEMS North Finder 좌표계는 그림과 같이 정의됩니다. 표시 화살표가 위쪽을 향하도록 제품을 수평으로 배치한 경우 본체 프레임은 다음과 같이 정의됩니다. X축은 캐리어의 앞쪽 방향을 가리키고, Y축은 캐리어의 위쪽 방향을 가리키며, Z축은 캐리어의 오른쪽 방향을 가리킵니다. 즉, "앞, 위, 오른쪽" 좌표계는 "북, 위, 동쪽" 탐색 프레임에 해당합니다.

product-1024-869

그림2 North Finder 본체 프레임 및 내비게이션 프레임 축 정의

 

방향 각도: 로컬 수평면에 투영된 캐리어의 세로 축(그림의 x축)입니다. 투영선과 지역 지리적 북쪽 방향 사이의 각도입니다. 북쪽-에서-동쪽은 양수입니다. 각도 범위는 아래 그림과 같이 0도 ~360도입니다.

product-256-219

그림3 방향각 측정 정의(평면도)


피치 각도: 캐리어의 세로 축(그림x축)과 수평 투영선입니다. 캐리어 노즈가 위로 올라가면 양성입니다. 범위는 아래 그림과 같이 -90도 ~90도입니다.

product-266-227

그림4 피치각 측정 정의(측면도)


롤 각도: 캐리어의 측면 축(그림 Z 축)과 수평선입니다. 캐리어가 오른쪽으로 회전할 때 양수입니다. 범위는 아래 그림과 같이 -180도 ~ 180도입니다.

product-224-176

그림5 롤 각도 측정 정의(후면)


Virtual Heading Angle(Gyro Tool Face Angle): 제품이 반전된 위치, 즉 Pitch 각도가 -90도에서 작동할 때 Roll 각도와 Heading 각도는 캐리어 자세를 정확하게 표현할 수 없는 단일 각도가 됩니다. 따라서 진북 방향 선에서 Y축까지 시계 방향으로 측정된 가상 방향 각도가 정의됩니다. 범위는 아래 그림과 같이 0~360도입니다.

product-252-199

그림6 가상 방향 각도(평면도)

 

석유 및 석탄 산업 북쪽 찾기 응용 프로그램에서 각도 정의는 다음과 같습니다.

경사각: 유정 방향선과 측정 지점의 중력선 사이의 각도입니다. 범위는 0~180도입니다. 초기 경사각은 0도입니다.

방위각: 진북 방향에서 시작하여 시계 방향으로 한 바퀴 완전히 회전하여 측정한 각도입니다. 범위는 0~360도입니다. 이는 헤딩 각도와 동일합니다.

중력 도구 면 각도: 편향 도구가 우물 바닥에 도달한 후 도구 면의 각도입니다. 범위는 0~360도입니다.

자이로 도구 면 각도: 진북 방향 선에서 시작하여 도구 면과 유정 바닥 원형 사이의 교차선 투영까지 시계 방향으로 측정된 각도

수평면 위에 비행기. 범위는 아래 그림과 같이 0~360도입니다.

product-250-198

그림 7 자이로 도구 면 각도(상부 보기)

제품 사용 시 피치각이 90도에 가까울 경우 롤각과 헤딩각에 특이한 문제가 발생합니다. 일반 엔지니어링 애플리케이션에서 피치 각도 출력을 기반으로 시스템은 서로 다른 각도 조합의 2세트 사이를 전환합니다. 스위칭 원리는 다음과 같습니다.

캐리어 피치각이 -85도 ~+85도 사이인 경우 헤딩각, 피치각, 롤각을 사용합니다.

캐리어 피치 각도가 -85도 ~ -90도 또는 +85도 ~+90도인 경우 피치 각도와 가상 헤딩 각도를 사용합니다.

쿼터니언은 북쪽-위-동쪽과 앞쪽-위-오른쪽 프레임 사이의 회전을 나타냅니다. 쿼터니언과 태도 행렬의 관계는 다음과 같습니다.

참고: b는 앞으로-위-오른쪽 신체 프레임을 나타냅니다. n은 북쪽-위쪽-동쪽 탐색 프레임을 나타냅니다.

 

인터페이스 정의

MSN300 고정밀- MEMS North Finder는 주로 North Finder 시스템에 전원 공급 장치와 외부 통신을 제공하는 고온 컬러 케이블을 통해 출력합니다.{2}} 커넥터 핀 정의는 표 2에 나와 있습니다.

표2 MSN300 고-정밀 MEMS North Finder 커넥터 핀 정의

색상

정의

설명

비고

빨간색

+5V

5V 전원 공급 장치

시스템 전원 공급 장치

(5V~12v)

검은색

접지

전원 접지

보라

DB9_RS_422 T+

데이터 전송+

North Finder 데이터 전송/펌웨어 업데이트 구성

주황색

DB9_RS_422 T-

데이터 전송−

노란색

DB9_RS_422 R+

데이터 수신+

녹색

DB9_RS_422 R-

데이터 수신−

하얀색

토브

출력 펄스

데이터 동기화

전원 공급 장치 전압이 기기 작동 임계 전압 아래로 떨어진 후 T에 다시 전원을 공급하기 전-전원 끄기 유지 시간-끄다3초 이상이어야 합니다. 전원-끄기 간격이 부족하면 비정상적인 기기 시작, 래치-또는 초기화 오류가 발생할 수 있습니다.

 

통신 프로토콜

프로토콜 1:XDNSO-55AA프로토콜

MSN300 고정밀- MEMS Petroleum North Finder 프로토콜은 기본적으로 출력 주파수가 200Hz인 데이터의 주기적 브로드캐스트 출력을 기본으로 하며 각 프레임에는 96바이트, 전송 속도 460800bps, 1개의 시작 비트, 8개의 데이터 비트, 1개의 정지 비트, 패리티가 포함됩니다. 다중-바이트 변수의 경우 하위 바이트가 먼저 전송된 다음 상위 바이트가 전송됩니다. 일반적인 통신 프로토콜은 표 3에 나와 있으며 Petroleum North Finder 프로토콜에서 출력 각도 범위는 수직 발사 프레임에 있습니다. 자세와 방향 출력 범위를 확인하세요.

표3 MSN300 고정밀-정밀 MEMS Petroleum North Finder 프로토콜

아니요.

바이트 시작

바이트 수

콘텐츠

동등한

범위

단위

비고

1

0

1

0x55

1

   

프레임 헤더

2

1

1

0xAA

1

   

프레임 헤더

3

2

1

92

1

   

데이터 길이

4

3

4

PC 번호

1

 

5ms

5ms 카운터 값

5

7

1

시스템 운영

상태

-

-

-

16(0x10): 자체-테스트가 진행 중입니다.

18(0x12): 자체-테스트 통과:

31 (0x1F): 자체-테스트 오류:

51(0x33): 대략 정렬:

53 (0x35): 미세 정렬

65(0x41): 탐색

67(0x43): 제로 속도 보정

6

8

1

출력 채널 상태 워드

-

-

-

0: 흔들리는 북쪽 찾기 채널

1: 순수 정적 북쪽 찾기 채널

7

9

1

범위 초과-상태

-

-

-

제품이 정렬에 들어간 후 5ms의 한 탐색 주기 내에

bit0: -범위의 X 자이로스코프가 1로 설정됨;

bit1: -범위의 Y 자이로스코프가 1로 설정됨;

bit2: -범위의 Z 자이로스코프가 1로 설정됨;

비트3: -범위의 X 가속도계가 1로 설정됨;

비트4: -범위에 대한 Y 가속도계가 1로 설정됨;

비트5: -범위의 Z 가속도계가 1로 설정됨;

재정렬 후에는{0}}위 상태가 0으로 지워집니다.

8

10

1

명령 응답 상태

     

0x10: 명령 응답 성공, 지속적으로 5개의 패킷을 보냅니다.

0x1F: 명령 오류, 5개의 패킷을 연속적으로 전송하고 사용자에게 명령 구성(출력 데이터 또는 범위를 벗어난 명령)을 확인하라고 경고하며 원래 프로세스는 변경되지 않습니다.

참고: 일반 명령을 받은 후 0x10 상태의 5개 패킷을 피드백하고 소프트 재설정을 수행합니다. 오류 명령을 받은 후 0x1f 상태의 5개 패킷을 피드백하고 원래 상태를 계속 유지합니다.

9

11

2

총 북쪽 찾기 시간

1

-

s

 

10

13

2

남은 북쪽 찾기 시간

1

 

s

 

11

15

4

각속도 X

0.0000005

 

학위/초

출력 기간 내 평균값(전방)

12

19

4

각속도 Y

0.0000005

 

학위/초

출력기간 내 평균값(상향)

13

23

4

각속도 Z

0.0000005

 

학위/초

출력기간 내 평균값(오른쪽)

14

27

4

가속 X

0.000001

 

m/s2

출력 기간 내 평균값(전방)

15

31

4

가속도 Y

0.000001

 

m/s2

출력기간 내 평균값(상향)

16

35

4

가속도 Z

0.000001

 

m/s2

출력기간 내 평균값(오른쪽)

17

39

4

적분 경도

0.0000001

 

도

출력시 순시값(Int)

18

43

4

통합 위도

0.0000001

 

도

출력시 순시값(Int)

19

47

2

통합 고도

0.5

 

m

출력시 순시값(Short)

20

49

2

통합 북쪽 속도

0.04

 

m/s

출력시 순시값

21

51

2

통합된 상승 속도

0.04

 

m/s

출력시 순시값

22

53

2

통합 동쪽 속도

0.04

 

m/s

출력시 순시값

23

55

2

중력 도구 면 각도

0.006

[0,360]

도

출력시 순시값Uint16

24

57

2

방위각

0.006

[0,360]

도

북쪽에서 동쪽으로 긍정적

출력시 순시값Uint16

25

59

2

경사각

0.006

[0,180]

도

출력시 순시값Uint16

26

61

1

자이로스코프 온도

1

 

도

출력시 순시값

27

62

1

가속도계 온도

1

 

도

출력시 순시값

28

63

4

쿼터니언 q0

     

북{0}}위-동쪽 좌표계.

IEEE 32-비트 부동 소수점, 리틀 엔디안.

29

67

4

쿼터니언 q1

     

위와 동일

30

71

4

쿼터니언 q2

-

 

-

위와 동일

31

75

4

쿼터니언 q3

   

-

위와 동일

32

79

6

IMU 초과-범위 카운터

1

 

1

5ms 탐색 주기에 1개의 범위 초과-가 발생하면 1씩 증가합니다. 255까지 누적된 후 계산을 다시 시작합니다. 재정렬되면-계산을 다시 시작하세요. 리틀-엔디안 형식으로 Gx Gy Gz Ax Ay Az 순서로 각 축은 Uint8입니다.

33

85

1

예약된

   

1

UInt8

34

86

1

방향 수정 횟수

   

1

UInt8

35

87

2

중력 벡터 합

0.006

 

m/s2

리틀-엔디안 형식Uint16

36

89

2

자이로 도구 면 각도

0.006

[0,360]

도

리틀-엔디안 형식Uint16

37

91

2

지구 자전 각속도의 수평 성분

0.006

 

정도 /h

리틀-엔디안 형식Uint16

38

93

1

수직 모드 플래그

1

   

UInt8,

0: 수평 모드;

1: 수직 발사 모드;

39

94

1

출력 프로토콜 형식

1

   

0xFF: General Petroleum North Finder 프로토콜

40

95

1

체크섬

1

   

인덱스(2-94)의 바이트 누적합의 하위 8비트

 

프로토콜 2: 호스트 컴퓨터에서 North Finder 명령 프로토콜로

MSN300 고정밀-정밀 MEMS North Finder는 실시간으로 응답할 수 있으며 호스트 컴퓨터는 전송 속도 460800bps, 1시작 비트, 8 데이터 비트, 1 정지 비트, 패리티 없음 프로토콜에 따라 North Finder 시스템에 트리거 명령을 보냅니다. 다중-바이트 변수의 경우 하위 바이트가 먼저 전송된 다음 상위 바이트가 전송됩니다. 통신 프로토콜은 다음 표 4와 같습니다(North Finder 자체 테스트-를 통과하면 제어 명령에 응답할 수 있습니다.

표 4 MSN300 고정밀-정밀 MEMS North Finder 호스트 컴퓨터 제어 명령 프로토콜

첫 번째 바이트

바이트 수

신호 이름

치수/단위 또는 내용

동등한

인터페이스 정확도 설명

1

1

프레임 헤더 1

내용: 55H

1

8비트 부호 없는 정수

2

1

프레임 헤더 2

내용: 아아아

1

8비트 부호 없는 정수

3

1

데이터 길이

내용: 24시간

1

8비트 부호 없는 정수

4

4

로드된 경도

[-180,180]도

0.0000001

리틀-엔디안 형식

5

4

로드된 위도

[-90,90]도

0.0000001

리틀-엔디안 형식

6

4

적재 고도

m

1

IEEE 32비트 부동 소수점

리틀-엔디안 형식

7

4

예약됨 1

해당 없음

1

-

8

2

데이터 유효성 모드

해당 없음

1

bit0: 1=LLA 정보가 유효합니다.

비트1: 1=로드된 제목 정보가 유효합니다.

비트2: 1=정렬 시간 유효

bit3: 1=전송 속도 및 유효 기간

bit4: 1=설치 오정렬 각도 유효

bit5: 1=자세각 쓰기 및 내비게이션으로의 전환 유효

모든 비트 값이 0이면 유효하지 않음을 나타냅니다.

9

2

예약됨 2

해당 없음

 

 

10

2

예약됨 3

해당 없음

   

11

1

출력 전송 속도 구성

해당 없음

1

0:9600bps;

1:38400;

2:115200;

3:230400;

4:460800;

12

1

출력기간

해당 없음

1

0:5ms

1:10ms

2:20ms;

3:50ms;

4:100ms;

5:200ms;

6:500ms:

7:1s;

8:2s;

9:5s;

13

2

2

(1)INS와 목표점 사이의 롤 설치 어긋남 각도(Usr Trans Roll)

(2)네비게이션 롤 앵글롤로 전환

0.006

[-180~180]

bit4가 1이고 명령이 0xAA 명령인 경우 이 각도는 (1) 설치 오정렬 각도를 나타냅니다.

bit5가 1이고 명령이 0xBB명령일 때 이 각도는 (2)내비게이션으로 전환하기 위해 작성된 자세 각도를 나타냅니다.

14

2

2

(1) INS와 목표점 사이의 요 설치 오정렬 각도(Usr Trans Yaw)

(2) Navigation Heading Angle Yaw로 전환

0.006

값 범위는 [-180~180]이므로 이론적 헤딩 각도를 작성할 때 북{3}}에서-동쪽은 양수이고 북{5}}서쪽은 음수여야 합니다.

15

2

2

(1)INS와 목표점 사이의 피치 설치 오정렬 각도 Usr Trans Pitch (2)항법 피치 각도 피치로 전환

0.006

[-180~180]

16

2

예약됨 4

해당 없음

 

 

17

2

사용자 명령

해당 없음

1

16비트 부호 없는 정수;
0) 0x0000: 명령 없음

1) 0x0011: 정적 자기북 찾기 명령을 시작합니다.
2) 0x0066: 플래시 명령에 LLA 쓰기;

3) 0x0077: 플래시 명령에 정렬 시간을 씁니다.

4) 0x0099: 전송 속도와 출력 주파수를 플래시 명령에 씁니다.

5)0x00AA: 플래시 명령에 자세 설치 정렬 불량 각도를 씁니다.

6)0x00BB: 내비게이션으로 전송하기 위한 자세 각도 쓰기

기타 유효하지 않은 값: 명령에 응답하지 않습니다.

18

2

정렬 시간

[120,6553.5]

0.1

16비트 부호 없는 정수;

(1) 정적 자기 북측 찾기 명령에서 정렬 시간 값=대략 정렬 시간(30s) + 미세 정렬 시간입니다. 시간은 120초 이상이어야 합니다.

19

1

체크섬

데이터 길이(데이터 길이 포함)부터 체크섬 이전 바이트까지의 모든 바이트의 누적 합계 중 하위 8비트

1

인덱스(2-38)의 바이트 누적합의 하위 8비트

 

지침

  • 제품 전기 인터페이스 정의에 주의하십시오. 사용 중에는 잘못된 연결을 방지하기 위해 리드 단자 배열을 엄격히 따르십시오.
  • 해당 제품은 정밀 측정 장비입니다. 작동 중에는 제품의 허용 범위를 벗어나는 충격, 충돌 및 기타 상황을 피하십시오.
  • 제품의 전원을 켜기 전, 전원 공급 장치를 확인하세요. 컴퓨터 USB를 직접 전원 공급용으로 사용하지 마십시오. 전원이 부족하면 제품이 손상될 수 있습니다. 또한 반복성 정확성을 검증해야 하는 경우 반복되는 전원 주기 간격은 10초 이상이어야 합니다.
  • 제품 설치는 각속도 측정에 큰 영향을 미칩니다. 설치 오류가 발생하지 않도록 하려면 장착 표면의 평탄도가 좋아야 합니다.
  • 측정 정확도를 보장하려면 느슨해짐으로 인한 측정 오류가 발생하지 않도록 제품을 안전하고 단단히 장착해야 합니다.
  • 제품 설치 및 사용 중에는 ESD 보호를 준수해야 합니다. ESD 손목 스트랩을 착용하는 것이 좋습니다.
  • 작동을 위해서는 이 설명서의 요구 사항을 엄격히 따르십시오. 외부 환경이 사용 요구 사항과 일치하는지 확인하십시오. 문제가 발생한 경우, 제품 커버를 열거나 내부 구조를 개조하지 마세요. 문제가 있는 경우 적시에 당사 기술 지원팀에 문의하시기 바랍니다.

 

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