一种惯性测量单元及其加热装置、惯性测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种惯性测量单元及其加热装置、惯性测量系统，用以提高对惯性测量单元加热时的安全性，避免温度过高烧毁惯性测量单元。所述惯性测量单元加热装置，包括：第一保护电路，接收用于调节加热组件加热功率的第一电压信号，并在所述第一电压信号的控制下导通或断开；第二保护电路，接收用于指示所述惯性测量单元温度大于预设最高温度的第二电压信号，并在所述第二电压信号的控制下导通或断开；加热组件，连接在所述第一保护电路和所述第二保护电路之间，在所述第一保护电路和所述第二保护电路均导通时，对所述惯性测量单元进行加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及惯性测量
，尤其涉及一种惯性测量单元加热装置、应用该加热装置的惯性测量单元以及惯性测量系统。
技术介绍
在机器人领域如无人机出厂时，需要对机器人的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)内的陀螺仪和加速度计进行温度标定，校准其温度系数，通常情况下需要进行全工作温度的校准，标定时间长，工序多，而采用恒定工作温度IMU的方案，使IMU工作在恒定的温度下，则只需校准IMU的一个或有限个工作温度，从而简化IMU的标定工作，减少生成工序，节约生产成本。现有恒定工作温度IMU的方案中，大多采用单个金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)场效应晶体管或单个晶体三极管控制一个或两个发热电阻，通过比例积分微分(Proportion Integration Differentiation，PID)控制对IMU进行加热，使IMU工作在单一的设定温度下，实现IMU的恒定工作温度。但是采用单个金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)场效应晶体管或单个晶体三极管控制对IMU进行加热，也即采用单级控制对IMU进行加热，一旦MOS场效应晶体管或者晶体三极管失效，将无法控制对IMU的加热，容易导致IMU温度过高，烧毁IMU。综上所述，现有技术在对IMU进行加热使IMU工作在单一温度下时，采用单级控制对IMU的加热，一旦单级控制失效，将无法控制对IMU的加热，容易导致IMU温度过高，烧毁IMU。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种惯性测量单元及其加热装置、惯性测量系统，用以提高对惯性测量单元加热时的安全性，避免温度过高烧毁惯性测量单元。本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元加热装置，该装置包括：第一保护电路，接收用于调节加热组件加热功率的第一电压信号，并在所述第一电压信号的控制下导通或断开；第二保护电路，接收用于指示所述惯性测量单元温度大于预设最高温度的第二电压信号，并在所述第二电压信号的控制下导通或断开；加热组件，连接在所述第一保护电路和所述第二保护电路之间，在所述第一保护电路和所述第二保护电路均导通时，对所述惯性测量单元进行加热。本专利技术实施例提供的上述装置中，第一保护电路在接收到的用于调节加热组件加热功率的第一电压信号的控制下导通或断开，第二保护电路在接收到的用于指示IMU温度大于预设最高温度的第二电压信号的控制下导通或断开，而加热组件只有在第一保护电路和第二保护电路均导通时，才对IMU进行加热，也即在对IMU进行加热时，第一保护电路和第二保护电路均可以对IMU的加热进行控制，其中一个保护电路失效时，另一个保护电路仍然可以控制对IMU的加热，与现有技术中采用单级控制对IMU的加热，一旦单级控制失效，将无法控制对IMU的加热，容易导致IMU温度过高，烧毁IMU相比，提高了对IMU加热时的安全性，避免温度过高烧毁IMU。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述装置中，所述第一保护电路包括：第一开关元件和下拉电阻，所述第一开关元件的第一端与所述加热组件的一端相连接，所述第一开关元件的第二端与第一节点相连接，所述第一节点为所述第一电压信号输入端与所述下拉电阻的连接点，所述第一开关元件的第三端与第二节点相连接，所述第二节点为所述下拉电阻与电源负极电压的连接点。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述装置中，所述第二保护电路包括：第二开关元件和上拉电阻，所述第二开关元件的第一端与所述加
热组件的另一端相连接，所述第二开关元件的第二端与第三节点相连接，所述第三节点为所述第二电压信号输入端与所述上拉电阻的连接点，所述第二开关元件的第三端与第四节点相连接，所述第四节点为所述上拉电阻与电源正极电压的连接点。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述装置中，所述第一开关元件为场效应管或晶体三极管，所述第二开关元件为场效应管或晶体三极管。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述装置中，所述加热组件包括至少三个加热电阻。本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元，包括：外壳、加速度计、陀螺仪以及本专利技术实施例提供的加热装置，所述加速度计、所述陀螺仪以及所述加热装置均设置在所述外壳所形成的腔体内，且所述加热装置中的至少三个加热电阻均匀的设置在所述腔体内。本专利技术实施例提供的上述IMU中，在IMU内部使用本专利技术实施例提供的加热装置，并且将IMU加热装置中的至少三个加热电阻均匀的设置在IMU外壳所形成的腔体内，与现有技术中采用单个或两个发热电阻对IMU进行加热相比，不但加热电阻数量多，而且加热电阻均匀的设置在IMU外壳所形成的腔体内，使得IMU内部的温度分布更加均匀。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述惯性测量单元中，所述外壳所形成的腔体内填充有导热硅胶。本专利技术实施例提供的上述IMU中，在外壳所形成的腔体内填充导热硅胶，进一步提高了IMU内部温度分布的均匀性。本专利技术实施例提供的一种惯性测量系统，包括：检测单元、控制单元以及本专利技术实施例提供的惯性测量单元；所述检测单元，用于检测环境温度以及惯性测量单元的实时工作温度，并将检测到的环境温度以及惯性测量单元的实时工作温度发送至控制单元；所述控制单元，用于根据接收到的环境温度设定惯
性测量单元的恒定工作温度，并根据设定的惯性测量单元的恒定工作温度与惯性测量单元的实时工作温度之间的关系，调节惯性测量单元中加热装置的加热功率，并且在所述惯性测量单元的实时工作温度大于预设最高温度时，停止所述惯性测量单元中加热装置的工作。本专利技术实施例提供的上述惯性测量系统中，通过获取环境温度，并根据获取到的环境温度设定IMU的恒定工作温度，也即IMU的恒定工作温度不是单一的温度点，而是随着环境温度的变化而变化，与现有技术中通过PID控制对IMU进行加热，使的IMU工作在单一的设定温度下，在环境温度远低于设定温度时，增加系统功耗，降低系统可靠性相比，IMU的恒定工作温度随着环境温度的变化而变化，增强了系统可靠性，避免了环境温度远低于恒定工作温度时系统功耗大的问题。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述惯性测量系统中，所述控制单元根据接收到的环境温度设定惯性测量单元的恒定工作温度，包括：所述控制单元设定的所述惯性测量单元的恒定工作温度大于所述环境温度，且所述惯性测量单元的恒定工作温度与所述环境温度之差为预设阈值。在一种可能的实施方式中，本专利技术实施例提供的上述惯性测量系统中，所述控制单元调节惯性测量单元中加热装置的加热功率，包括：所述控制单元调节惯性测量单元中加热装置的工作电压的大小，或者所述控制单元调节惯性测量单元中加热装置的工作电压的占空比。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元加热装置的电路原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元截面的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种应用于机器人如无人机的惯性测量系统的
功能模块示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种应用于机器人如无人机的惯性测量系统的功能模块示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元及其加热装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性测量单元加热装置，其特征在于，该装置包括：第一保护电路，接收用于调节加热组件加热功率的第一电压信号，并在所述第一电压信号的控制下导通或断开；第二保护电路，接收用于指示所述惯性测量单元温度大于预设最高温度的第二电压信号，并在所述第二电压信号的控制下导通或断开；加热组件，连接在所述第一保护电路和所述第二保护电路之间，在所述第一保护电路和所述第二保护电路均导通时，对所述惯性测量单元进行加热。

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量单元加热装置，其特征在于，该装置包括：第一保护电路，接收用于调节加热组件加热功率的第一电压信号，并在所述第一电压信号的控制下导通或断开；第二保护电路，接收用于指示所述惯性测量单元温度大于预设最高温度的第二电压信号，并在所述第二电压信号的控制下导通或断开；加热组件，连接在所述第一保护电路和所述第二保护电路之间，在所述第一保护电路和所述第二保护电路均导通时，对所述惯性测量单元进行加热。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一保护电路包括：第一开关元件和下拉电阻，所述第一开关元件的第一端与所述加热组件的一端相连接，所述第一开关元件的第二端与第一节点相连接，所述第一节点为所述第一电压信号输入端与所述下拉电阻的连接点，所述第一开关元件的第三端与第二节点相连接，所述第二节点为所述下拉电阻与电源负极电压的连接点。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二保护电路包括：第二开关元件和上拉电阻，所述第二开关元件的第一端与所述加热组件的另一端相连接，所述第二开关元件的第二端与第三节点相连接，所述第三节点为所述第二电压信号输入端与所述上拉电阻的连接点，所述第二开关元件的第三端与第四节点相连接，所述第四节点为所述上拉电阻与电源正极电压的连接点。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一开关元件为场效应管或晶体三极管，所述第二开关元件为场效应管或晶体三极管。5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述加热组件包括至少三个加热电阻。6.一种惯性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑卫锋，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京臻迪机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11