RU112438U1 - MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR - Google Patents

MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU112438U1
RU112438U1 RU2011106908/28U RU2011106908U RU112438U1 RU 112438 U1 RU112438 U1 RU 112438U1 RU 2011106908/28 U RU2011106908/28 U RU 2011106908/28U RU 2011106908 U RU2011106908 U RU 2011106908U RU 112438 U1 RU112438 U1 RU 112438U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
protrusions
molecular electronic
electrodes
cathode
Prior art date
Application number
RU2011106908/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Владимирович Сафонов
Владимир Григорьевич Криштоп
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Р-сенсорс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Р-сенсорс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Р-сенсорс"
Priority to RU2011106908/28U priority Critical patent/RU112438U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU112438U1 publication Critical patent/RU112438U1/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

1. Молекулярно-электронный датчик угловых движений, содержащий замкнутый, например в виде тороида, полый канал, заполненный окислительно-восстановительным электролитом, и, как минимум, одну преобразующую электродную структуру (диффузионный преобразователь) из электродов в виде проводящих контуров с выступами, нанесенных на диэлектрическую пластину, являющуюся одной из стенок упомянутого канала, причем упомянутые проводящие контуры расположены вне внутренней поверхности канала, а выступы проводящих контуров расположены внутри канала на его внутренней поверхности поперечно осевой линии канала, при этом одни электроды служат катодами, а другие электроды - анодами, отличающийся тем, что упомянутая преобразующая электродная структура диффузионного преобразователя имеет не менее трех электродов, в области пересечения которых содержатся разделяющие их элементы - диэлектрические слои, образующие многослойную структуру планарного вида. ! 2. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что соседние анодные и катодные выступы внутри канала расположены в следующей циклической последовательности: анод(ы) - катод 1 - катод 2 - анод(ы). ! 3. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что расстояние между соседними электродными выступами и ширина этих электродных выступов составляет от 1 мкм до 3 мм. ! 4. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что канал, заполненный раствором электролита, имеет форму тора с прямоугольным сечением либо имеет форму полой трубки, замкнутой в виде овала, прямоугольной или многоугольной рамки. ! 5. Мол� 1. Molecular-electronic angular motion sensor containing a closed, for example, in the form of a toroid, a hollow channel filled with a redox electrolyte, and at least one converting electrode structure (diffusion transducer) of electrodes in the form of conducting circuits with protrusions applied to a dielectric plate, which is one of the walls of the said channel, and the said conductive contours are located outside the inner surface of the channel, and the protrusions of the conductive contours are located inside the channel on its inner surface transversely to the axial line of the channel, with some electrodes serving as cathodes, and other electrodes as anodes, which differs the fact that the said converting electrode structure of the diffusion transducer has at least three electrodes, in the intersection region of which there are elements separating them - dielectric layers, forming a multilayer planar structure. ! 2. Molecular electronic angular motion sensor according to claim 1, characterized in that adjacent anode and cathode protrusions inside the channel are located in the following cyclic sequence: anode (s) - cathode 1 - cathode 2 - anode (s). ! 3. Molecular electronic angular motion sensor according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent electrode protrusions and the width of these electrode protrusions is from 1 μm to 3 mm. ! 4. Molecular electronic angular motion sensor according to claim 1, characterized in that the channel filled with an electrolyte solution has the shape of a torus with a rectangular cross section or has the shape of a hollow tube closed in the form of an oval, rectangular or polygonal frame. ! 5. Mol�

Description

Полезная модель относится к измерительной технике [G01P 15/08], в частности, к молекулярно-электронным датчикам угловых движений, для использования в угловых акселерометрах, датчиках скорости и гироскопах. Устройство может найти применение при производстве сейсмодатчиков углового типа, в системах контроля промышленных вибраций, управления движущимися объектами и инерциальной навигации.The utility model relates to measuring technique [G01P 15/08], in particular, to molecular-electronic sensors of angular movements, for use in angular accelerometers, speed sensors and gyroscopes. The device can find application in the production of angular-type seismic sensors, in systems for monitoring industrial vibrations, controlling moving objects, and inertial navigation.

Известны молекулярно-электронные устройства для измерения параметров механического движения вращательного характера (угловой скорости и ускорения), в которых в качестве инерционной массы и одновременно рабочей среды, преобразующей механическое возмущение в электрический сигнал, используется жидкость, протекающая через систему электродов:Molecular-electronic devices are known for measuring the parameters of mechanical motion of a rotational nature (angular velocity and acceleration), in which a fluid flowing through a system of electrodes is used as an inertial mass and simultaneously a working medium that converts a mechanical disturbance into an electrical signal:

В [1] описан молекулярно-электронный (электрохимический) датчик угловых колебаний, представляющий собой замкнутую в виде тора трубку, полностью заполненную окислительно-восстановительным электролитом, и размещенный в трубке преобразующий элемент в виде двух включенных по дифференциальной схеме электрохимических ячеек, которые состоят из двух сетчатых металлических электродов, установленных поперек трубки и находящихся в растворе электролита. На электроды подается постоянная разность потенциалов, обеспечивающая протекание обратимых окислительно-восстановительных реакций на электродах. Состав рабочей жидкости (раствора электролита) подбирается таким образом, что при приложении разности потенциалов между электродами в системе реализуется молекулярно-электронный перенос электрического заряда. При этом электрический ток в растворе переносят ионизованные молекулы, а через границу между жидкой и твердой фазами заряд переходит путем электронного обмена без осаждения компонентов раствора на электродах или растворения материала электрода. Работа преобразователя основана на том, что протекание тока через электрохимические ячейки в значительной степени определяется конвективным движением раствора, вызванным действием внешних возмущений. В неподвижном электролите перенос заряда осуществляется посредством молекулярной диффузии. Если жидкость приходит в движение, то наряду с диффузионным механизмом переноса заряда возникает конвективный перенос ионов, что резко изменяет скорость доставки электроактивных ионов к электродам и, соответственно, ток в системе. Недостатком преобразователя, описанного в [1], является частотная зависимость передаточной функции узла типа 1/fn, где n - дробное число, и высокий уровень собственного шума, в том числе обусловленного явлением естественной конвекции как внутри электродного узла, так и в объеме электролита вне электродного узла.In [1], a molecular-electronic (electrochemical) sensor of angular oscillations is described, which is a tube closed in the form of a torus, completely filled with a redox electrolyte, and a conversion element placed in the tube in the form of two electrochemical cells connected by differential circuit, which consist of two mesh metal electrodes mounted across the tube and in an electrolyte solution. A constant potential difference is applied to the electrodes, which ensures the occurrence of reversible redox reactions on the electrodes. The composition of the working fluid (electrolyte solution) is selected in such a way that when applying the potential difference between the electrodes in the system, molecular-electronic transfer of electric charge is realized. In this case, ionized molecules carry the electric current in the solution, and the charge passes through the interface between the liquid and solid phases by electron exchange without deposition of the solution components on the electrodes or dissolution of the electrode material. The operation of the converter is based on the fact that the flow of current through electrochemical cells is largely determined by the convective motion of the solution caused by the action of external perturbations. In a stationary electrolyte, charge transfer is carried out by molecular diffusion. If the liquid moves, then along with the diffusion mechanism of charge transfer, convective ion transfer occurs, which dramatically changes the rate of delivery of electroactive ions to the electrodes and, accordingly, the current in the system. The disadvantage of the converter described in [1] is the frequency dependence of the transfer function of a node of type 1 / f n , where n is a fractional number and a high level of intrinsic noise, including due to the phenomenon of natural convection both inside the electrode assembly and in the volume of the electrolyte outside the electrode assembly.

В изобретении [2] описан молекулярно-электронный преобразователь угловых движений, который содержит замкнутый полый контур в виде тора, заполненный окислительно-восстановительным электролитом, в котором диаметрально противоположно, со сдвигом относительно диаметра тора на 3÷5 градусов, установлены две пары преобразователей потока электролита в электрический сигнал, каждый из которых включает четыре плоских изготовленных из фольги или сетки электрода, разделенных перфорированными электроизоляционными перегородками, при этом внутренние электроды служат катодами, а периферийные электроды анодами. При действии внешнего углового ускорения вследствие инерционности электролита на преобразователи потока электролита в электрический сигнал действует давление, пропорциональное угловому движению - угловой скорости или угловому ускорению. В результате этого осуществляется преобразование потока электролита в электрический сигнал, пропорциональный угловому движению. Недостатками описанного преобразователя являются: ограниченность чувствительности ДП с сетчатыми или изготовленными из фольги электродами, повышенное гидродинамическое сопротивление из-за наличия двух ДП, установленных перпендикулярно потоку электролита; ограниченность рабочей полосы частот со стороны верхних частот из-за большого расстояния между электродами (толщина диэлектрической прокладки составляет 40 мкм).The invention [2] describes a molecular-electronic transducer of angular movements, which contains a closed hollow circuit in the form of a torus, filled with a redox electrolyte, in which it is diametrically opposite, with a shift of 3 ÷ 5 degrees relative to the diameter of the torus, two pairs of electrolyte flow transducers are installed in an electric signal, each of which includes four flat electrodes made of foil or mesh, separated by perforated electrical insulating partitions, while s electrodes are cathodes, the anodes and the peripheral electrodes. Under the action of external angular acceleration due to the inertia of the electrolyte, pressure is proportional to the converters of the electrolyte flow into an electric signal, which is proportional to the angular motion — angular velocity or angular acceleration. As a result of this, the electrolyte flow is converted into an electrical signal proportional to the angular movement. The disadvantages of the described Converter are: the limited sensitivity of the DP with mesh or made of foil electrodes, increased hydrodynamic resistance due to the presence of two DP, installed perpendicular to the electrolyte flow; the limited working frequency band from the upper frequencies due to the large distance between the electrodes (the thickness of the dielectric strip is 40 μm).

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого решения является молекулярно-электронный преобразователь углового ускорения [3]. The closest analogue (prototype) of the proposed solution is a molecular-electronic converter of angular acceleration [3].

В изобретении, взятом за прототип, описан молекулярно-электронный преобразователь углового ускорения, содержащий замкнутый полый контур, заполненный окислительно-восстановительным электролитом, и диффузионный преобразователь, электродная структура которого состоит двух пар внешних и внутренних электродов, выполненных в виде колец с внутренними и внешними выступами соответственно, нанесенных на диски из диэлектрического материала, по два на каждом. При этом выступы внешнего кольца расположены между выступами внутреннего кольца на одинаковом расстоянии от них. Недостатками прототипа являются: существенное ограничение чувствительности и нелинейность отклика преобразователя на внешнее воздействие, обусловленные тем обстоятельством, что работающая на поверхности диска электродная структура имеет только два электрода - один анод и один катод, и линейные составляющие сигнальных токов, возникающих при конвективном движении жидкости в рабочем контуре и поступающих на каждый выступ катода с двух сторон, от двух соседних анодных выступов, взаимно компенсируются, оставляя в качестве сигнального тока только нелинейную составляющую тока.The invention, taken as a prototype, describes a molecular-electronic angular acceleration transducer containing a closed hollow circuit filled with a redox electrolyte, and a diffusion transducer, the electrode structure of which consists of two pairs of external and internal electrodes, made in the form of rings with internal and external protrusions respectively, deposited on discs of dielectric material, two on each. The protrusions of the outer ring are located between the protrusions of the inner ring at the same distance from them. The disadvantages of the prototype are: a significant limitation of sensitivity and non-linearity of the response of the transducer to external influence, due to the fact that the electrode structure working on the surface of the disk has only two electrodes - one anode and one cathode, and the linear components of the signal currents that occur during convective fluid motion in the working the contour and arriving at each protrusion of the cathode from two sides, from two adjacent anode protrusions, are mutually compensated, leaving as a signal but only the non-linear component of the current.

Техническим результатом настоящей полезной модели является молекулярно-электронный датчик угловых движений, с высокой чувствительностью, широким частотным диапазоном и высокой линейностью выходного сигнала (выходной сигнал пропорционален действующему ускорению или угловой скорости), что позволяет использовать такой датчик в качестве высокоточного инструмента для измерения параметров углового движения, также пригодный для массового производства с низкой себестоимостью и высокой повторяемостью (идентичностью) технических характеристик.The technical result of this utility model is a molecular-electronic sensor of angular movements, with high sensitivity, a wide frequency range and high linearity of the output signal (the output signal is proportional to the effective acceleration or angular velocity), which allows the use of such a sensor as a high-precision tool for measuring angular motion parameters also suitable for mass production with low cost and high repeatability (identity) of technical character ISTIC.

Указанный технический результат достигается за счет того, что молекулярно-электронный датчик угловых движений, содержащий замкнутый, например в виде тороида, полый канал, заполненный окислительно-восстановительным электролитом, и, как минимум, одну преобразующую электродную структуру (диффузионный преобразователь) из электродов в виде проводящих контуров с выступами, нанесенных на диэлектрическую пластину, являющуюся одной из стенок упомянутого канала, причем упомянутые проводящие контуры расположены вне внутренней поверхности канала, а выступы проводящих контуров расположены внутри канала на его внутренней поверхности поперечно осевой линии канала, при этом одни электроды служат катодами, а другие электроды - анодами, отличающийся тем, что упомянутая преобразующая электродная структура диффузионного преобразователя имеет не менее трех электродов, из которых как минимум два электрода являются катодами и как минимум один - анодом. В области пересечения электродов содержатся разделяющие их элементы - диэлектрические слои, образующие многослойную структуру планарного вида. Кроме того, соседние анодные и катодные выступы внутри канала расположены в следующей циклической последовательности: анод(ы) - катод 1 - катод 2 - анод(ы). Кроме того, расстояние между соседними электродными выступами и ширина этих электродных выступов составляет от 1 мкм до 3 мм.The specified technical result is achieved due to the fact that the molecular-electronic sensor of angular movements, containing a closed, for example in the form of a toroid, hollow channel filled with a redox electrolyte, and at least one transforming electrode structure (diffusion transducer) of electrodes in the form conductive circuits with protrusions deposited on a dielectric plate, which is one of the walls of said channel, said conductive circuits being located outside the inner surface of the channel la, and the protrusions of the conductive circuits are located inside the channel on its inner surface transversely to the axial line of the channel, while some electrodes serve as cathodes and other electrodes serve as anodes, characterized in that the said conversion electrode structure of the diffusion transducer has at least three electrodes, of which both at least two electrodes are cathodes and at least one is an anode. In the region of intersection of the electrodes, the elements separating them are contained - dielectric layers forming a multilayer structure of a planar type. In addition, adjacent anode and cathode protrusions within the channel are arranged in the following cyclic sequence: anode (s) - cathode 1 - cathode 2 - anode (s). In addition, the distance between adjacent electrode protrusions and the width of these electrode protrusions is from 1 μm to 3 mm.

Кроме того, канал, заполненный раствором электролита, имеет форму тора, с прямоугольным сечением, либо имеет форму полой трубки, замкнутой в виде овала, прямоугольной или многоугольной рамки.In addition, the channel filled with the electrolyte solution has the shape of a torus, with a rectangular cross section, or has the form of a hollow tube closed in the form of an oval, rectangular or polygonal frame.

Проводящие контуры (электроды) имеют кольца с внутренними и/или внешними радиальными выступами. Conducting circuits (electrodes) have rings with internal and / or external radial protrusions.

Проводящие кольца и электродные выступы выполнены из металла или графита.Conductive rings and electrode protrusions are made of metal or graphite.

Электродная структура (проводящие кольца с электродными выступами и диэлектрические слои) изготовлены методом трафаретной печати, либо с использованием вакуумного напыления, либо методом осаждения из газовой фазы.The electrode structure (conductive rings with electrode protrusions and dielectric layers) are made by screen printing, either using vacuum deposition or by gas phase deposition.

Диэлектрическая пластина, на которую нанесена планарная многослойная электродная структура, и/или стенки канала выполнены из стекла, либо керамики, либо пластика (например, поликарбоната или лавсана), либо корунда, либо, кремния (оксида кремния). Планарная многослойная электродная структура диффузионного преобразователя состоит из двух катодов и двух анодов, причем соседние анодные и катодные выступы внутри канала расположены в следующей циклической последовательности: анод 1 - катод 1 - катод 2 - анод 2.The dielectric plate on which the planar multilayer electrode structure is applied and / or the channel walls are made of glass, or ceramic, or plastic (for example, polycarbonate or lavsan), or corundum, or silicon (silicon oxide). The planar multilayer electrode structure of the diffusion transducer consists of two cathodes and two anodes, and the adjacent anode and cathode protrusions inside the channel are located in the following cyclic sequence: anode 1 - cathode 1 - cathode 2 - anode 2.

Элементарные преобразующие группы электродных выступов расположены равномерно по длине канала датчика.Elementary transforming groups of electrode protrusions are located uniformly along the length of the sensor channel.

Канал, заполненный электролитом, имеет ответвление, соединенное с основным рабочим каналом тонким капилляром, и содержащее пузырек газа, предназначенный для компенсации разницы температурных коэффициентов расширения раствора электролита и материала стенок канала.The channel filled with electrolyte has a branch connected to the main working channel by a thin capillary and containing a gas bubble, designed to compensate for the difference in temperature coefficients of expansion of the electrolyte solution and the material of the channel walls.

Полый канал, заполненный электролитом, имеет гибкий элемент в виде упругой мембраны, расположенной на стенке канала или в ответвлении рабочего канала, предназначенный для компенсации разницы температурных коэффициентов расширения раствора электролита и материала канала.The hollow channel filled with electrolyte has a flexible element in the form of an elastic membrane located on the channel wall or in the branch of the working channel, designed to compensate for the difference in temperature coefficients of expansion of the electrolyte solution and the channel material.

Краткое описание чертежей На Фиг. 1 схематически показан вариант исполнения (основные элементы) предлагаемого молекулярно-электронного датчика угловых движений, где 1 - диэлектрическая пластина; 2, 3 и 4 - электроды, нанесенные на пластину 1; 5 - диэлектрическая прослойка, разделяющая электродные проводящие контуры (3 и 4 на данном рисунке) в месте их пересечения (кольцевая часть электрода 3 находится под кольцевым диэлектрическим слоем 5); 6 - кольцевые боковые стенки рабочего канала, который заполняется раствором электролита (на рисунке не показан); 7 - диэлектрическая пластина (кольцо), формирующая противоположную электродам 2-4 стенку канала; 8 - контактные площадки электродных контуров для съема сигнала и подключения вторичной электроники.Brief Description of Drawings FIG. 1 schematically shows an embodiment (basic elements) of the proposed molecular electronic sensor of angular movements, where 1 is a dielectric plate; 2, 3 and 4 - electrodes deposited on the plate 1; 5 - a dielectric layer separating the electrode conductive circuits (3 and 4 in this figure) at their intersection (the annular part of the electrode 3 is located under the annular dielectric layer 5); 6 - annular side walls of the working channel, which is filled with an electrolyte solution (not shown in the figure); 7 - a dielectric plate (ring) forming the channel wall opposite to the electrodes 2-4; 8 - contact pads of electrode circuits for signal pick-up and secondary electronics connection.

На Фиг. 2 схематически послойно показана планарная электродная структура молекулярно-электронного датчика угловых движений (для варианта исполнения, представленного на Фиг. 1).In FIG. 2, a planar electrode structure of a molecular electronic sensor of angular movements is schematically shown in layers (for the embodiment shown in FIG. 1).

При работе предложенного молекулярно-электронного датчика угловых движений, к катодам прикладывается отрицательное напряжение относительно анода (анодов), а сигнальный ток снимается с двух катодов по разностной схеме (например, по схеме, показанной на Фиг. 3). В частности, в варианте исполнения предлагаемого молекулярно-электронного датчика угловых движений, схематически показанного на Фиг. 1, катодами могут выступать электроды 3 и 4, а анодом - электрод 2.When the proposed molecular-electronic sensor of angular movements is operating, a negative voltage is applied to the cathodes relative to the anode (s), and the signal current is removed from the two cathodes according to a difference circuit (for example, according to the circuit shown in Fig. 3). In particular, in the embodiment of the proposed molecular electronic angular motion sensor, schematically shown in FIG. 1, electrodes 3 and 4 can act as cathodes, and electrode 2 can act as an anode.

В отсутствие движения раствора электролита в канале датчика ток между электродами определяется процессом молекулярной диффузии. При наличии внешнего воздействия вращательного характера раствор электролита в канале молекулярно-электронного датчика угловых движений приходит в движение относительно электродов 2-4, добавляя к диффузионному току конвективную составляющую за счет переноса заряда ионизированных молекул растворенного вещества между электродами потоком жидкости. Конвективная составляющая тока увеличивает ток одного катода и уменьшает ток второго катода. При изменении направления течения жидкости в канале, изменяется знак сигнального тока на обоих катодах. Разностная схема съема сигнала обеспечивает высокую линейность выходного сигнала.In the absence of movement of the electrolyte solution in the sensor channel, the current between the electrodes is determined by the molecular diffusion process. In the presence of an external influence of a rotational nature, the electrolyte solution in the channel of the molecular-electronic sensor of angular movements comes into motion relative to the electrodes 2-4, adding a convective component to the diffusion current due to the charge transfer of the ionized solute molecules between the electrodes by the fluid flow. The convective component of the current increases the current of one cathode and reduces the current of the second cathode. When the direction of fluid flow in the channel changes, the sign of the signal current at both cathodes changes. A differential signal pickup circuit provides high linearity of the output signal.

Факторами, определяющими высокую чувствительность датчика угловых движений и линейность его отклика, являются большое количество идентичных и циклически повторяющихся работающих электродных выступов двух катодов и анода. Другими факторами, влияющими на чувствительность датчика угловых движений, являются гидродинамическое сопротивление канала, масса раствора электролита в рабочем канале, а также концентрация электроактивных ионов раствора электролита, участвующих в реакциях окисления-восстановления на электродах.The factors determining the high sensitivity of the angular motion sensor and the linearity of its response are a large number of identical and cyclically repeating working electrode protrusions of the two cathodes and the anode. Other factors affecting the sensitivity of the angular motion sensor are the hydrodynamic resistance of the channel, the mass of the electrolyte solution in the working channel, as well as the concentration of electroactive ions of the electrolyte solution involved in the oxidation-reduction reactions on the electrodes.

Планарное расположение электродов создает минимальное гидродинамическое сопротивление потоку электролита, а их равномерное циклическое расположение внутри канала обеспечивает минимальную зависимость выходного сигнала от ориентации датчика углового движения в поле силы тяжести.The planar arrangement of the electrodes creates minimal hydrodynamic resistance to the flow of electrolyte, and their uniform cyclic arrangement inside the channel provides a minimum dependence of the output signal on the orientation of the angular motion sensor in the field of gravity.

Для увеличения чувствительности датчика вместо простой диэлектрической стенки канала, формируемой пластиной 7 (которая может быть в форме диска, кольца или иметь иную форму), может использоваться вторая пластина с электродной преобразующей структурой, идентичная пластине 1 с электродами 2-4.To increase the sensitivity of the sensor, instead of a simple dielectric wall of the channel formed by the plate 7 (which may be in the form of a disk, a ring, or have a different shape), a second plate with an electrode transforming structure identical to the plate 1 with electrodes 2-4 can be used.

Для увеличения линейности отклика предложенного датчика угловых движений также можно использовать электродную структуру, которая помимо двух катодов имеет два или более анода, а также, как минимум, еще одну диэлектрическую прослойку для разделения электродов в области их пересечения. Соседние анодные и катодные выступы внутри рабочего канала при этом расположены (в случае двух анодов) в следующей циклической последовательности: "анод 1 - катод 1 - катод 2 - анод 2". Рабочий канал, заполненный электролитом, может иметь форму полой трубки, замкнутой в форме кольца (тороида), как на Фиг. 1, либо в форме овала, квадрата, прямоугольника или многоугольника, либо другой фигуры, обладающей симметрией и образующей канал с осевой линией (кривой), лежащей в одной плоскости.To increase the linearity of the response of the proposed angular motion sensor, it is also possible to use an electrode structure, which in addition to two cathodes has two or more anodes, as well as at least one more dielectric layer for separating the electrodes in the region of their intersection. The adjacent anode and cathode protrusions inside the working channel are located (in the case of two anodes) in the following cyclic sequence: "anode 1 - cathode 1 - cathode 2 - anode 2". The working channel filled with electrolyte may take the form of a hollow tube closed in the form of a ring (toroid), as in FIG. 1, either in the form of an oval, square, rectangle or polygon, or another figure having symmetry and forming a channel with an axial line (curve) lying in one plane.

Источники информации:Information sources:

1. Введение в молекулярную электронику, под ред. Н.С.Лидоренко, М.: Энергоатомиздат, 1984, 320 с;1. Introduction to molecular electronics, ed. N.S. Lidorenko, M .: Energoatomizdat, 1984, 320 s;

2. Патент РФ на изобретение №2324946 G01P 15/08, 2005 г.;2. RF patent for the invention №2324946 G01P 15/08, 2005;

3. Патент РФ на изобретение №2404436, G01P 15/08, 2009 г.;3. RF patent for the invention No. 2404436, G01P 15/08, 2009;

Claims (12)

1. Молекулярно-электронный датчик угловых движений, содержащий замкнутый, например в виде тороида, полый канал, заполненный окислительно-восстановительным электролитом, и, как минимум, одну преобразующую электродную структуру (диффузионный преобразователь) из электродов в виде проводящих контуров с выступами, нанесенных на диэлектрическую пластину, являющуюся одной из стенок упомянутого канала, причем упомянутые проводящие контуры расположены вне внутренней поверхности канала, а выступы проводящих контуров расположены внутри канала на его внутренней поверхности поперечно осевой линии канала, при этом одни электроды служат катодами, а другие электроды - анодами, отличающийся тем, что упомянутая преобразующая электродная структура диффузионного преобразователя имеет не менее трех электродов, в области пересечения которых содержатся разделяющие их элементы - диэлектрические слои, образующие многослойную структуру планарного вида.1. A molecular electronic sensor of angular movements, containing a closed, for example a toroid, hollow channel filled with a redox electrolyte, and at least one transforming electrode structure (diffusion transducer) of electrodes in the form of conductive circuits with protrusions deposited on a dielectric plate, which is one of the walls of the said channel, said conductive circuits being located outside the inner surface of the channel, and the protrusions of the conducting circuits are located inside the channel on its inner surface, transversely to the axial line of the channel, while some electrodes serve as cathodes and other electrodes serve as anodes, characterized in that the said transforming electrode structure of the diffusion transducer has at least three electrodes in the intersection region of which there are dielectric layers separating them, forming a multilayer structure of a planar species. 2. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что соседние анодные и катодные выступы внутри канала расположены в следующей циклической последовательности: анод(ы) - катод 1 - катод 2 - анод(ы).2. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the adjacent anode and cathode protrusions inside the channel are arranged in the following cyclic sequence: anode (s) - cathode 1 - cathode 2 - anode (s). 3. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что расстояние между соседними электродными выступами и ширина этих электродных выступов составляет от 1 мкм до 3 мм.3. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent electrode protrusions and the width of these electrode protrusions is from 1 μm to 3 mm. 4. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что канал, заполненный раствором электролита, имеет форму тора с прямоугольным сечением либо имеет форму полой трубки, замкнутой в виде овала, прямоугольной или многоугольной рамки.4. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the channel filled with an electrolyte solution has the shape of a torus with a rectangular cross section or has the shape of a hollow tube closed in the form of an oval, rectangular or polygonal frame. 5. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что проводящие контуры (электроды) имеют кольца с внутренними и/или внешними радиальными выступами.5. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the conductive circuits (electrodes) have rings with internal and / or external radial protrusions. 6. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что проводящие контуры и электродные выступы выполнены из металла или графита. 6. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the conductive circuits and electrode protrusions are made of metal or graphite. 7. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что электродная структура (проводящие контуры с электродными выступами и диэлектрические слои) изготовлены методом трафаретной печати, либо с использованием вакуумного напыления, либо методом осаждения из газовой фазы.7. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the electrode structure (conductive circuits with electrode protrusions and dielectric layers) are made by screen printing, either by vacuum deposition or by gas phase deposition. 8. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая пластина, на которую нанесена планарная многослойная электродная структура, и/или стенки канала выполнены из стекла, либо керамики, либо пластика (например, поликарбоната или лавсана), либо корунда, либо, кремния (оксида кремния).8. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the dielectric plate on which the planar multilayer electrode structure is applied and / or the channel walls are made of glass, or ceramic, or plastic (for example, polycarbonate or lavsan), either corundum or silicon (silicon oxide). 9. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что планарная многослойная электродная структура диффузионного преобразователя состоит из двух катодов и двух анодов, причем соседние анодные и катодные выступы внутри канала расположены в следующей циклической последовательности: анод 1 - катод 1 - катод 2 - анод 2.9. The molecular electronic angular motion sensor according to claim 1, characterized in that the planar multilayer electrode structure of the diffusion transducer consists of two cathodes and two anodes, the adjacent anode and cathode protrusions inside the channel are located in the following cyclic sequence: anode 1 - cathode 1 - cathode 2 - anode 2. 10. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что элементарные преобразующие группы электродных выступов расположены равномерно по длине канала датчика.10. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the elementary transforming groups of electrode protrusions are evenly spaced along the length of the sensor channel. 11. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что канал, заполненный электролитом, имеет ответвление, соединенное с основным рабочим каналом тонким капилляром, и содержащее пузырек газа, предназначенный для компенсации разницы температурных коэффициентов расширения раствора электролита и материала стенок канала.11. The molecular electronic angular motion sensor according to claim 1, characterized in that the channel filled with electrolyte has a branch connected to the main working channel by a thin capillary and containing a gas bubble, designed to compensate for the difference in temperature expansion coefficients of the electrolyte solution and the wall material channel. 12. Молекулярно-электронный датчик угловых движений по п.1, отличающийся тем, что полый канал, заполненный электролитом, имеет гибкий элемент в виде упругой мембраны, расположенной на стенке канала или в ответвлении рабочего канала, предназначенный для компенсации разницы температурных коэффициентов расширения раствора электролита и материала канала.
Figure 00000001
12. The molecular electronic sensor of angular movements according to claim 1, characterized in that the hollow channel filled with electrolyte has a flexible element in the form of an elastic membrane located on the channel wall or in the branch of the working channel, designed to compensate for the difference in temperature expansion coefficients of the electrolyte solution and channel material.
Figure 00000001
RU2011106908/28U 2011-02-25 2011-02-25 MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR RU112438U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106908/28U RU112438U1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106908/28U RU112438U1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU112438U1 true RU112438U1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45784883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011106908/28U RU112438U1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU112438U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659578C1 (en) * 2017-04-24 2018-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "ИГЕО" Method of manufacture of conversion element of molecular electronic movement sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659578C1 (en) * 2017-04-24 2018-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "ИГЕО" Method of manufacture of conversion element of molecular electronic movement sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6230137B2 (en) Vibration power generation element
Krishtop et al. Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems
CN1552081A (en) Micro-electromechanical sensor
CN104165623A (en) Internal-external double-electrode type miniature hemispherical resonance gyroscope and preparation method thereof
US10712457B2 (en) Microfabrication technology for producing sensing cells for molecular electronic transducer based seismometer
CN112540239B (en) Multi-structure coupling-based miniature electric field sensor and preparation method thereof
RU2444738C1 (en) Measuring element of motion parameter sensor for high-sensitivity inertia measurements
JP2008500552A5 (en)
CN102155987B (en) Differential capacitor type micro-vibration sensor
JP2011022137A (en) Mems device and method of fabricating the same
US20120160029A1 (en) Acceleration sensor
US9739797B2 (en) Sensor device
Huang et al. Molecular electronic transducer-based low-frequency accelerometer fabricated with post-CMOS compatible process using droplet as sensing body
Liang et al. Molecular electronic transducer based planetary seismometer with new fabrication process
RU112438U1 (en) MOLECULAR ELECTRONIC ANGULAR MOTION SENSOR
RU194560U1 (en) Sensor element of the molecular electronic sensor
RU2454674C1 (en) Molecular-electronic angular motion sensor
CN104897146A (en) Out-plane piezoelectric type hemispheric micro-gyroscope and preparation method thereof
EP1563254A1 (en) Solid-state rotational rate sensor device and method
RU112439U1 (en) ELECTRODE ASSEMBLY OF MOLECULAR-ELECTRONIC CONVERTER
RU2659578C1 (en) Method of manufacture of conversion element of molecular electronic movement sensor
RU2659459C1 (en) Method of molecular electronic motion sensor conversion factor increase
RU2394246C2 (en) Method of making electrode assembly of molecular-electronic device for measuring linear and angular motion (versions)
RU2404436C1 (en) Molecular-electronic angular acceleration converter
US20120130672A1 (en) Mems vertical comb structure with linear drive/pickoff

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130226