Один из столпов китайской индустрии МЭМС (Микроэлектромеханические системы) компонентов для инерциальных измерительных систем и средств радиосвязи, компания MT Microsystems более двух десятилетий ведет собственные разработки и развивает полупроводниковые технологии для обеспечения импортозамещения. Показателем признания успехов служит председательство компании в национальной Ассоциации производителей МЭМС-компонентов. Основой рыночной устойчивости производителя служит штат квалифицированных сотрудников, число которых превысило в 2021 г. 200 человек, а также полный собственный производственный цикл на промышленной площадке в г. Шицзячжуаўн в провинции Хэбэй континентальной части КНР. На заводе предприятия функционирует производство МЭМС на базе 6І пластин КНИ (кремний на изоляторе) с проектными нормами 0,5 мкм. В конце производственной цепочки происходит корпусирование кристаллов в ИМС (интегральная микросхема) для поверхностного монтажа, а также сборка и калибровка функционально законченных модулей БИНС (бесплатформенная инерциальная навигационная система) на основе собственных ИМС.
Основные компетенции компании: инерциальные МЭМС-датчики и модули для навигации, разнообразные автомобильные датчики, датчики давления, МЭМС-ключи для радиопередающих устройств.
Главные рынки, для которых работает MT Microsystems:
- национальная космическая программа и авиация;
- подвижной состав и инфраструктура высокоскоростных железных дорог;
- автомобилестроение;
- беспилотная навигация и системы помощи при вождении для наземного транспорта;
- геофизические исследования, системы внутрискважинной навигации и диагностики при бурении и добыче;
- сейсмография и промышленный вибромониторинг;
- потребительская электроника: Интернет вещей, умные дома, умная бытовая техника;
- системы радиосвязи и радиолокации диапазонов ВЧ/СВЧ.
Российские проекты, реализованные при участии ООО «Фаворит-ЭК», которые стали возможны благодаря применению продукции MT Microsystems:
- блоки навигации;
- устройства стабилизации полезной нагрузки;
- системы трекинга / контроля статуса подвижного состава;
- гироинклинометрические системы для MWD/LWD.
Обзор продукции
Компания MT Microsystems провела системную работу по импортозамещению, создав базовую линейку ИМС с чувствительными элементами и формирователями сигналов и стандартных интерфейсов. На основе собственной компонентной базы создаются и более сложные системы с использованием продукции сторонних производителей, например, комплексные инерциально-спутниковые блоки навигации.
Акселерометры
Заметным успехом MT Microsystems стало создание ИМС-акселерометра серии MSA6000 для диапазонов измерения от ±2g до ±200g в керамическом корпусе LCC20 – аналога серии MS9000 Safran-Colibrys. Впоследствии, с внедрением ASIC, появилась версия акселерометра в том же корпусе с цифровым интерфейсом – MSA8000D, рис. 1.
Акселерометры проходят заводскую калибровку для обеспечения стабильности рабочих характеристик при рабочих температурах –55 … +125°C и сохраняют параметры при одиночных ударных воздействиях до 10 000g. Сравнение с ближайшим аналогом приведено в табл. 1.
Для лабораторных исследований, текущего контроля режимов работы промышленного оборудования, испытаний авиационной техники, включая вертолёты, диагностики высотных зданий и сооружений, плотин, мостов, железнодорожной инфраструктуры выпускаются виброакселерометры в металлических корпусах индустриального стандарта с унифицированными системами крепления и интерфейсами. Малошумящие акселерометры MSA1000(A), MSV3100(A), MSV3070/3071, MSV1210B, MSV1250B имеют от 1 до 3 измерительных осей и обеспечивают регистрацию сигналов в полосе от 0 до 10 000 Гц для диапазона ±2g… ±200g у разных моделей, рис. 2.
Инклинометры
Специализированное решение предлагается для двухплоскостной стабилизации подвижных спутниковых антенн, узлов радарных устройств, платформ с промышленным, геофизическим и другим оборудованием, видеотеодолитов и оборудования сходного назначения, а также для контроля и компенсации крена вагонов высокоскоростных поездов. Двухосевые термокомпенсированные инклинометры MTS2006 имеют несколько исполнений с диапазонами измерений от ±5° до ±75° с точностью 0,01°, оснащаются интерфейсами RS-232, RS-422, RS-485 скоростью обмена до 115 200 бит/с. Компактный корпус 33ґ35ґ17,5 мм обеспечивает уровень защиты IP68 (рис. 3).
Гироскопы (ДУС)
Функционально законченные датчики угловых скоростей (ДУС) представлены сбалансированной линейкой высокостабильных одно-, двух- и трёхкомпонентных гироскопов в прочных металлических корпусах. Базовые версии ДУС охватывают диапазон угловых скоростей ±450° с возможностью расширения до ±3600°, полоса пропускания может быть расширена с базовой 150 Гц до 250 Гц. Лучшие показатели нестабильности смещения, которые обеспечиваются в диапазоне рабочих температур –45…+85°C, составляют 0,8…3,0°/ч для различных моделей. Для внешней термокомпенсации в конструкциях ДУС предусмотрены встроенные датчики температуры.
В стандартном исполнении все блоки имеют интерфейс RS-422. Внешний вид гироскопических блоков MSG2004F в цилиндрическом корпусе с фланцем 22ґ22ґ30,5 мм и MSG2004D, MSG3000E, MSG360, MSG310F в прямоугольных корпусах объёмом от 4,1 до 37,2 см3 показан на рис. 4.
Особого внимания заслуживает одноосный гироскоп MSG1100D в компактном стальном корпусе, специальная версия которого имеет подтверждённую многолетнюю историю применения в РФ, рис. 5.
В заданных условиях применения этот датчик успешно конкурирует с однокомпонентной версией Sensonor STIM210, сравнение приведено в табл. 2.
Для замены 2- и 3-компонентных версий STIM210 стоит рассмотреть модуль в аналогичном корпусе – MSG3000E.
Инерциальные модули
Инерциальные измерительные модули MT Microsystems имеют преимущественно 6-компонентную конфигурацию и также созданы на основе собственных чувствительных МЭМС-элементов. Модель начального уровня MSI310, уже известная российским потребителям, в своё время была создана как прямая замена Analog Devices ADIS16465-2 (табл. 3).
Модули MSI313, MSI362, MSI370A в корпусах близкого габарита и веса имеют нарастающую от модели к модели точность и стабильность, что позволяет заказчику выбирать для массовых применений подходящую пропорцию цена/производительность (рис. 6).
Старшей моделью в настоящий момент является MSI3000F, эксплуатационные и весогабаритные характеристики которой наиболее близки к Sensonor STIM300, см. табл. 4.
На основе базовых моделей создаются специальные решения, например, для железнодорожной техники. Трёхкомпонентный виброакселерометр MSV3009 призван контролировать устойчивость колёсной тележки и деформацию корпуса вагона. Конструкция датчика в корпусе уровня IP68 обеспечивает защиту от ЭМП, механических повреждений и отвечает требованиям эксплуатации на железных дорогах. Комбинированный датчик MSVT1101A-100 для локомотивов одновременно измеряет вибрацию и температуру в месте установки для обеспечения безаварийных режимов работы приводных механизмов (рис. 7).
В обоих датчиках предусмотрена цепь автоматического самотестирования.
БИНС с ГНСС
Весьма значительным успехом компании стало создание БИНС MNV420A со встроенным мультисистемным приёмником сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Характеристики блока позволяют использовать его в системах помощи при вождении ADAS на дорогах общего пользования и обеспечивают выполнение требований по автономному вождению уровней L3, L4. Одна из версий MNV420 получила признание государственной автомобилестроительной компании КНР SAIC Motor Corporation и интегрирована в легковой автомобиль Marvel R, магистральный автономный грузовик и в перспективный электрический внедорожник. Благодаря переносимости решения и наличию универсального интерфейса CAN блок может быть встроен в систему управления карьерной, строительной, сельскохозяйственной и прочей мобильной техникой с разной степенью автономности (рис. 8).
Дополнительный интерфейс RS-422 230 400 бод при частоте обновления данных 100…200 Гц обеспечивает выполнение и более сложных задач, связанных со стабилизацией полезной нагрузки, навигацией и ориентированием в полёте. Основные характеристики приведены в табл. 5.
Радиочастотные компоненты
МЭМС-изоляторы серии SiIS и циркуляторы серии SiDCR с установленным нижним пределом рабочей температуры –55°C рассчитаны на работу в радиотрактах диапазонов C, X, Ku, K, Ka на частотах от 6 до 38 ГГц.
Основные параметры для разных моделей:
- размер на плате: от 4,5×5 мм до 8×10 мм при высоте 2,7…3 мм;
- коэффициент стоячей волны (VSWR): 1,25…1,4;
- вносимые потери: 0,5…0,8 дБ;
- величина развязки (ISO): 11…20 дБ.
Внешний вид циркуляторов и изоляторов в исполнении для поверхностного монтажа приведён на рис. 9.
За пределами нашего обзора останутся другие компоненты MT Microsystems, такие как датчики температуры, разнообразные МЭМС-датчики давления для воздушных и гидравлических магистралей в промышленном оборудовании, авиационной, морской, железнодорожной технике, энергетике, системах вентиляции, отопления, кондиционирования, в коммунальном хозяйстве, транспортной и логистической инфраструктуре, для систем распределения энергоресурсов и пр.
Особого внимания заслуживает продукция MT Microsystems для автомобильной техники: датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), датчик дифференциального давления, датчик абсолютного давления во впускном коллекторе – ДАД или MAP, датчик давления паров топлива, датчик давления гидравлической/тормозной системы, датчик давления кондиционера, датчик обратного давления выхлопных газов, датчик температуры масла и охлаждающей жидкости. Качество продукции подтверждено действующим Сертификатом № 0414485 соответствия стандарту IATF16949:2016 управления качеством для поставщиков автомобильной промышленности.
Это объёмная тема, и она заслуживает отдельной публикации.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
