التطبيقات

يُعد تردد الرنين لشريحة مقياس التسارع مؤشر أداء مهمًا للغاية، وهو مرتبط بنطاق تردد التشغيل الخاص بالمستشعر.1. تعريف التردد الرنينييُعدّ مستشعر التسارع نفسه بنيةً ميكانيكية، لذا فهو يمتلك ترددًا طبيعيًا. وكما هو موضح في منحنى السعة والتردد في الشكل 1، عندما يقترب تردد الاهتزاز الخارجي من تردد الرنين، يرن المستشعر، وتزداد حساسية مقياس التسارع بسرعة. والتردد المقابل في هذه الحالة هو تردد الرنين.2. تأثير تردد الرنين على أداء المستشعركلما صغر حجم المستشعر، ارتفع تردد الرنين. يعتمد الحد الأعلى لتردد مقياس التسارع على تردد الرنين في منحنى السعة-التردد. عمومًا، يكون نطاق تردد تشغيل مستشعر مقياس التسارع أقل من ثلث تردد رنينه. عندما يكون تردد الاهتزاز المقاس أقل بكثير من تردد الرنين، تكون إشارة خرج مقياس التسارع متناسبة مع التسارع المقاس.3. العوامل المؤثرة على تردد الرنينكما ذُكر سابقًا، إذا زاد تردد الرنين لشريحة المستشعر، يتسع نطاق تردد التشغيل، ويصبح نطاق التردد المسطح للمستشعر أوسع، ويتسع نطاق العمل، ويمكن استخدام مقياس التسارع في سيناريوهات أكثر، وتتحسن قابليته للتطبيق. ولكن في الواقع، هناك قيود على زيادة تردد الرنين. فبحسب الصيغة التالية، كلما صغر حجم الكتلة، زاد تردد الرنين.حيث f0 هو التردد الرنيني، و K هي الصلابة المكافئة لمقياس التسارع، و M هي الكتلة المكافئة للمستشعر.لذا، يُعدّ تردد الرنين قيدًا أساسيًا يُحدد نطاق استجابة التردد المتاح لمقياس التسارع. يتطلب التصميم والتطبيق الأمثلان أن يكون تردد التشغيل أقل من ثلث تردد الرنين، وفي التطبيقات عالية الدقة، يجب أن يكون أقل من خُمس تردد الرنين لضمان الخطية والموثوقية. يتميز استجابة التردد لمقياس التسارع ADXL356 الموضح في الشكل 2 بتردد رنين يبلغ حوالي 5.5 كيلوهرتز وعرض نطاق ترددي 3 ديسيبل يبلغ 2.5 كيلوهرتز. في التطبيقات عالية الدقة، يُضبط تردد القطع لمرشح التمرير المنخفض عادةً على أقل من 1 كيلوهرتز.

معاينة سريعة لمحتوى المقال في مجال تكنولوجيا الملاحة الحديثة، تُعدّ الدقة والموثوقية من المتطلبات الأساسية. فكلٌّ من أنظمة الدفاع العسكرية، والمركبات الفضائية، والسفن البحرية، والمركبات ذاتية القيادة، تحتاج إلى حلول ملاحة عالية الدقة. ومن بين العديد من أجهزة استشعار الملاحة، أصبح الجيروسكوب الليفي البصري (FOG) المكوّن الأساسي لأنظمة الملاحة الدقيقة، وذلك بفضل مزاياه الفريدة. يتكوّن الجيروسكوب الليفي البصري من مصدر ضوء ليزر، وملف ليفي بصري، ومقرن، وكاشف ضوئي، ويعتمد مبدأ عمله على تأثير ساغناك. ينقسم الليزر إلى شعاعين، ينتشران في الملف الليفي باتجاه عقارب الساعة وعكسها على التوالي. عندما يكون النظام ثابتًا، يعود الشعاعان الضوئيان في آنٍ واحد ويتداخلان تداخلاً هدامًا؛ وعندما يدور النظام، يُحدث الشعاعان فرقًا في الطور، ومن خلال رصد هذا الفرق، يُمكن قياس السرعة الزاوية الدورانية بدقة. الخصائص التقنية لجيروسكوب الألياف البصرية 1.       دقة عالية وثبات عالٍ: لا تحتوي الجيروسكوبات الليفية البصرية على مكونات دوارة ميكانيكية، مما يجنبها التآكل و مشاكل الانحراف في الجيروسكوبات الميكانيكية التقليدية، ودقة قياس عالية للغاية الدقة والاستقرار على المدى الطويل. يمكن أن يصل انحراف أجهزة قياس التذبذب البصري الحديثة عالية الدقة إلى أقل من 0.001/ساعة.2.       استجابة سريعةبفضل استخدام مبادئ القياس البصري، تتميز الجيروسكوبات الليفية البصرية بسرعة فائقة تتميز بسرعة استجابة عالية وقدرة على رصد تغيرات الزاوية الفورية في الوقت الفعلي، وهو أمر بالغ الأهمية لـ التحكم الدقيق في الأجسام المتحركة عالية السرعة.3.       قدرة قوية على مقاومة التداخلتتمتع الجيروسكوبات الليفية البصرية بمقاومة عالية للتداخل الكهرومغناطيسي والاهتزازات، و تأثيرها، مما يجعلها مناسبة للعمل في بيئات قاسية مثل بيئات الطيران والفضاء، والبيئات العسكرية، وتطبيقات أخرى.4.       عمر افتراضي طويل ولا يحتاج إلى صيانةيمنح التصميم الخالي من الأجزاء المتحركة الجيروسكوب الليفي البصري عمرًا تشغيليًا طويلًا للغاية يبلغ عمرها الافتراضي عادةً 10 سنوات أو أكثر، وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الاستخدام.5.       نطاق ديناميكي واسعتستطيع الجيروسكوبات الحديثة المصنوعة من الألياف الضوئية قياس السرعات الزاوية التي تتراوح من 0.001°/ساعة إلى 1000 °/s، تغطي مجموعة واسعة من احتياجات القياس بدءًا من المستويات المنخفضة للغاية بسرعات فائقة. مجالات التطبيق الرئيسية لجيروسكوب الألياف الضوئية 1.              مجال الفضاء الجوييُعدّ الجيروسكوب الليفي البصري عنصرًا أساسيًا في أنظمة الملاحة والتوجيه للطائرات والمركبات الفضائية وغيرها، حيث يُستخدم لقياس وضعية الطائرة وسرعتها الزاوية واتجاهها بدقة، مما يضمن سلامة الطيران ودقة الملاحة. وفي أنظمة التحكم في وضعية الأقمار الصناعية والصواريخ وغيرها من المركبات الفضائية، تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية لتثبيت الوضعية وتحديد الاتجاه والتحكم لضمان استقرار المركبة الفضائية في الفضاء. وفي عمليات إطلاق الصواريخ، يُستخدم لتتبع مسار إطلاق الصاروخ وقياسه لضمان إطلاق دقيق.2.              المجال العسكري في توجيه الصواريخ، يُعدّ الجيروسكوب الليفي البصري مكونًا أساسيًا في نظام التوجيه، حيث يُستخدم لتوفير معلومات دقيقة عن الوضع والاتجاه، مما يضمن دقة إصابة الأهداف. وفي المركبات العسكرية كالدبابات والمدرعات، تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية لتوفير معلومات عن الوضع والاتجاه لأغراض الملاحة والتحكم وتوجيه المدفعية. أما في الملاحة بالغواصات، فيوفر نظام الملاحة بالقصور الذاتي معلومات دقيقة عن الموقع والوضع.3.              مجالات تطبيق أخرىيمكن استخدام الجيروسكوب الليفي البصري في الملاحة البحرية، حيث يوفر معلومات دقيقة عن الاتجاه والوضع والسرعة الزاوية اللازمة لتوجيه السفن والتحكم بها. وفي مجالات مثل استكشاف النفط والمعادن، تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية لقياس ميل الأرض وإزاحتها، وذلك لأغراض الاستكشاف الجيولوجي وتوجيه عمليات الحفر. فعلى سبيل المثال، في عمليات الحفر الموجه، تُستخدم هذه الجيروسكوبات لقياس التوجيه الدقيق وزاوية ميل رؤوس الحفر، مما يُساعد على التحكم في مسار البئر المعقد. وفي مجال الأتمتة الصناعية، تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية للتحكم في وضعية الروبوتات وتتبع حركتها، وتحديد مواقع الأجهزة الدقيقة والتحكم بها، وغيرها.تطوير الجيروسكوب الليفي البصري 1.              التكامل والتصغير مع تطور تقنيات البصريات الدقيقة والبصريات المتكاملة، تتجه الجيروسكوبات الليفية الضوئية نحو أحجام أصغر واستهلاك أقل للطاقة، مما يجعلها مناسبة لأنظمة محمولة ومدمجة أكثر. وبصفتها شركة رائدة في تصميم وتصنيع أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي في الصين، طورت شركة مايكرو-ماجيك سلسلة من منتجات الجيروسكوبات الليفية الضوئية المتكاملة (G-F50، G-F70، G-F80، G-F98، G-F120) لتلبية احتياجات العملاء المتنوعة.2.              التكامل متعدد المحاوريتطور نظام الجيروسكوب الليفي البصري التقليدي أحادي المحور ليصبح وحدة قياس بالقصور الذاتي (IMU) متكاملة ثنائية وثلاثية المحاور، مما يوفر حلاً أكثر شمولاً لقياس معلومات الحركة. وتقدم شركة مايكرو-ماجيك منتجات جيروسكوب ليفي بصري ثنائية المحور من سلسلة G-F2X70 وG-F2X64، ومنتجات جيروسكوب ليفي بصري ثلاثية المحاور من سلسلة G-F3X35 وG-F3G70 وG-F3G90 وG-F3X112.3.              تحسين الأداءبفضل تحسين مواد الألياف الضوئية، وتطوير التصميم البصري، واعتماد تقنية معالجة الإشارات الرقمية، تستمر دقة واستقرار الجيروسكوبات الحديثة المصنوعة من الألياف الضوئية في التحسن. فعلى سبيل المثال، في جيروسكوب الألياف الضوئية عالي الدقة G-F120H من إنتاج شركة Micro-Magic Inc، تم اعتماد تقنية بصرية متكاملة متقدمة وتصميم دائرة مغلقة الحلقة باستخدام FPGA لتحقيق دقة أعلى، وتحكم أفضل في الضوضاء، وكفاءة أعلى من التقنيات المماثلة. ويصل استقرار الانحياز الصفري إلى 0.002. °/h (1σ، 100 ثانية)، ومعامل المشي العشوائي هو ≤ 0.001 °/√ساعة.  خاتمة يلعب الجيروسكوب الليفي البصري، باعتباره المستشعر الأساسي للملاحة الدقيقة الحديثة، دورًا لا يمكن الاستغناء عنه  تُستخدم الجيروسكوبات الليفية الضوئية على نطاق واسع في مجالات حيوية كالمجال العسكري، والفضاء، والبحرية، والقيادة الذاتية، وذلك بفضل دقتها العالية، وموثوقيتها الفائقة، وقدرتها الفائقة على مقاومة التشويش. ومع التطور التكنولوجي المتواصل، تتطور هذه الجيروسكوبات نحو أداءٍ أعلى، وحجمٍ أصغر، وتكلفةٍ أقل، ما سيؤدي إلى توسع نطاق تطبيقاتها. وفي أنظمة الملاحة الذكية والذاتية المستقبلية، ستحافظ الجيروسكوبات الليفية الضوئية على مكانتها المحورية، موفرةً توجيهًا دقيقًا للحركة والاستكشاف البشري.

يشير تنظيم الحمل إلى تغير جهد الخرج عند تعديل تيار الحمل من قيمة دنيا إلى قيمة قصوى مع ثبات جهد الدخل، أي قدرة منظم الجهد الخطي المنخفض (LDO) على الحفاظ على جهد خرج مستقر عند تغير تيار الحمل بشكل مطرد. وهو مؤشر حالة مستقرة. يُعبر عن مؤشر تنظيم الحمل عادةً بوحدة ملي فولت (mV) في مواصفات منظم الجهد الخطي المنخفض. من التعريف، يتضح أنه كلما قلّ تنظيم الحمل، كان ذلك أفضل. فعند تغير تيار الحمل فجأة، كلما قلّ تغير جهد الخرج الناتج، كان أداء منظم الجهد الخطي المنخفض أفضل.بالنسبة لمصدر الطاقة LDO، يختلف جهد الخرج باختلاف تيار الحمل. على سبيل المثال، إذا تغير تيار الحمل لمصدر LDO معين من 10 مللي أمبير إلى 300 مللي أمبير، يتغير جهد الخرج من 3.3 فولت إلى 3.28 فولت. أي أنه عندما يكون تيار الحمل 10 مللي أمبير، يكون جهد الخرج 3.3 فولت؛ وعندما يكون تيار الحمل 300 مللي أمبير، يكون جهد الخرج 3.28 فولت. إذا تم التعبير عن تنظيم الحمل بالمللي فولت، فإن الفرق هو 3.3 فولت - 3.28 فولت = 0.02 فولت = 20 مللي فولت. هذا يعني أنه عندما يكون تيار الحمل ضمن النطاق من 10 مللي أمبير إلى 300 مللي أمبير، فإن أقصى تغير في جهد الخرج لا يتجاوز 20 مللي فولت.تختلف معدلات تنظيم الحمل لمكثفات الخرج باختلاف أحجامها. فكلما زاد حجم مكثف الخرج، زاد استقرار جهد الخرج.في الشكل أدناه، عندما يرتفع التيار الأخضر Iout فجأة، يكون لمخرج منظم الجهد الخطي LDO انخفاض، وهو معدل تنظيم الحمل.

دقيقة واحدة لقراءة النقاط الرئيسية للمقالتطبيق وحدة تحويل التردد الحالية في نظام الاستشعار بالقصور الذاتي تلعب وحدة تكامل الشحنة دورًا محوريًا في أنظمة قياس أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي (وخاصةً أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي السعوية بتقنية MEMS)، لا سيما في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية، وضوضاء منخفضة، ونطاقًا ديناميكيًا واسعًا. تكمن قيمتها الأساسية في تحويل إشارة الشحنة الضعيفة الخارجة من المستشعر إلى إشارة تردد رقمية بشكل مباشر ودقيق. فيما يلي عرض للتطبيقات النموذجية ومزايا وحدة تكامل الشحنة في أنظمة أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي: سعوي مقياس تسارع MEMSقراءة إشارة الجيروسكوب تُستخدم وحدة التكامل الشحني I/F للكشف عن التغيرات الطفيفة في السعة الكهربائية لإشارات خرج مستشعرات القصور الذاتي MEMS (مقياس التسارع، الجيروسكوب). تقيس هذه الوحدة الشحنة مباشرةً، وتتميز بحساسية فائقة للتغيرات في الشحنة عند مستوى الفيمتو كولوم (fC)، ما يُمكّنها من رصد قوى القصور الذاتي الصغيرة للغاية. تُعدّ عملية التكامل نفسها بمثابة مرشح تمرير منخفض، ما يُسهم في كبح الضوضاء عالية التردد بفعالية. وباستخدام إشارات التردد كمخرج، فهي غير حساسة لضوضاء السعة والتداخل على مسار الإرسال، ما يجعلها مناسبة للإرسال لمسافات طويلة أو للاستخدام في البيئات الصاخبة. مستشعر قصور ذاتي عالي الدقة/متوازن القوة (مؤازر/تغذية راجعة للقوة) في أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي عالية الدقة، مثل أجهزة MEMS المستخدمة في الملاحة أو مقاييس التسارع ذات الحزمة الكوارتزية، يُعتمد عادةً نمط عمل ذو حلقة مغلقة لتوازن القوى. يتم تحويل الإزاحة الصغيرة المُكتشفة (التي يتم استشعارها من خلال تغيرات السعة/الشحنة) إلى قوة تغذية راجعة، تُطبق بدورها على كتلة الجسم للحفاظ على إزاحتها قريبة من الصفر. في هذه العملية التصميمية، تؤدي وحدة I/F دورًا مزدوجًا كمصدر إشارة للكشف الأمامي ومحول رقمي تناظري للتغذية الراجعة. وقد حقق ذلك دقة فائقة، واستقرارًا عاليًا، وتحكمًا دقيقًا في القوة. في الوقت نفسه، يُبسط هذا التصميم بنية التحكم ذات الحلقة المغلقة، مما يُتيح تنفيذ نظام الحلقة المغلقة بالكامل بكفاءة في مجال الشحنة/التردد/الرقمي. سيناريوهات التطبيق النموذجية l  الملاحة وتحديد المواقع بدقة عالية: أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي ووحدات القياس بالقصور الذاتي عالية الدقة للطيران والفضاء (الأقمار الصناعية والصواريخ) والسفن والمركبات البرية. وتُعدّ متطلبات استقرار الانحياز الصفري، والضوضاء، وخطية عامل المقياس بالغة الأهمية.l  يتطلب رصد الزلازل والاستكشاف الجيوفيزيائي قياس الاهتزازات الأرضية الضعيفة للغاية (التي تصل إلى تسارع μg)، مع متطلبات صارمة للضوضاء منخفضة التردد والنطاق الديناميكي.l  الأتمتة الصناعية والروبوتات: التحكم الدقيق في الحركة، استقرار المنصة، مراقبة الاهتزازات.l  مراقبة السلامة الهيكلية: الكشف عن التشوهات والاهتزازات الصغيرة في المباني الكبيرة والجسور والسدود.l  إلكترونيات السيارات: أنظمة مساعدة القيادة المتقدمة، ووحدات قياس القصور الذاتي الكهروميكانيكية الدقيقة عالية الأداء المطلوبة للقيادة الذاتية. منتجات وحدة تحويل الواجهة بصفتها شركة متخصصة في تصميم وتصنيع أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي، قامت شركة مايكرو-ماجيك بتصميم وتصنيع سلسلة من منتجات أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي عالية الدقة، مثل مقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز، ومقاييس الدوران الليفية البصرية، ووحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs)، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS)، وأجهزة تحديد اتجاه الشمال، ومقاييس الميل. وفي الوقت نفسه، تم تطوير منتجات وحدات التكامل الشحني من سلسلة AVI (V/F) بالتعاون معها. AVI-F  AVI-E  AVI-B مؤشر الأداءمواصفةAVI-FAVI-EAVI-Bوحدةأقصى تردد خرج256512512كيلوهرتزالوضع الصفري F01020100nAانعدام الاستقرار5510جزء في المليونمعامل درجة الحرارة لعامل المقياس10.51جزء في المليون/درجة مئويةعدم تناظر عامل المقياس103030جزء في المليونعامل المقياس اللاخطية الشاملة153030جزء في المليونخطأ إشارة صغير0.20.50.5Hz               خاتمة تُعدّ وحدة التكامل الشحني (I/F) إحدى التقنيات الأساسية لتحقيق قراءة إشارات عالية الأداء والدقة من أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي السعوية، وخاصةً مقاييس التسارع والجيروسكوبات بتقنية MEMS. وهي عنصر أساسي في تطبيقات القياس بالقصور الذاتي المتقدمة التي تتطلب مستوى ضوضاء منخفضًا للغاية، وخطية فائقة، ونطاقًا ديناميكيًا واسعًا، وتحكمًا رقميًا مغلق الحلقة، مما يوفر حلًا بالغ الأهمية لسلسلة الإشارات لأجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي المتطورة في مجالات الملاحة والتكتيكات، وحتى في بعض التطبيقات الصناعية. ومع تطور تقنية MEMS وتقنية دوائر القراءة، تستمر أنظمة القراءة القائمة على مبدأ التكامل الشحني في لعب دور محوري في مجال أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي عالية الأداء.AVI-BAVI-EAVI-F 

نسبة رفض مصدر الطاقة (PSRR) هي نسبة جهد التموج المدخل إلى جهد التموج المخرج، بوحدة الديسيبل (dB)، وصيغتها هي:تكمن أهمية نسبة رفض مصدر الطاقة (PSRR) في تحديد مدى انتقال تغيرات الطاقة الداخلة إلى الطاقة الخارجة. على سبيل المثال، إذا كانت نسبة رفض مصدر الطاقة لدائرة معينة 60 ديسيبل، فإن كل تغير بمقدار 1 فولت في جهد دخل مصدر الطاقة سيؤدي إلى تذبذب في الطاقة الخارجة بمقدار 1 ملي فولت فقط. يُعد هذا المؤشر بالغ الأهمية في الدوائر التناظرية (مثل مكبرات العمليات ومنظمات الجهد) لأن ضوضاء مصدر الطاقة قد تؤدي مباشرةً إلى تشويه الإشارة أو تدهور أداء النظام.لا تقتصر العوامل المؤثرة على نسبة رفض التشويش (PSRR) لمزود الطاقة LDO على تردد التموج فحسب، بل تشمل أيضًا تيار الحمل، وفرق الجهد بين الدخل والخرج، وقيمة سعة مكثف الخرج. ويتضح ذلك من خلال: كلما قل انخفاض الجهد، وزاد تيار الحمل، وارتفع التردد، وقلّت سعة مكثف الخرج، انخفضت نسبة رفض التشويش. لذا، عند الحاجة إلى نسبة رفض عالية للتشويش المشترك، من الضروري زيادة فرق الجهد، وزيادة سعة مكثف الخرج، وتقليل تيار الحمل. يوضح الشكل 1 مخططًا توضيحيًا للعلاقة بين نسبة رفض التشويش وتردد شريحة مزود الطاقة AP2210 ذات فرق الجهد المنخفض للغاية. ويتضح من المخطط أن نسبة رفض التشويش تصل إلى 75 ديسيبل عند الترددات المنخفضة.الشكل 1: نسبة رفض مصدر الطاقة مقابل الترددعادةً، يتميز مصدر الطاقة LDO بنسبة رفض عالية لإشارة التغذية (PSRR)، مما يقلل من تموج الخرج. لذا، عند تصميم دائرة تغذية المستشعر، وخاصةً المستشعر ذي الخرج التناظري، لضمان دقة المستشعر، يُستخدم عادةً مصدر طاقة LDO منخفض الضوضاء والتموج. أما مصدر الطاقة التبديلية، فيتميز بتموج خرج كبير ويتأثر بشدة بحجم الحمل. من حيث الكفاءة، يتفوق مصدر الطاقة التبديلية على LDO، كما أنه يُنتج حرارة أقل. لذلك، يُستخدم مصدر الطاقة التبديلية عادةً مع LDO، حيث تُستخدم نسبة كبح إشارة التغذية العالية لـ LDO لكبح تموج خرج مصدر الطاقة التبديلية.

في مجال الملاحة الذاتية للطائرات المسيّرة، تُعدّ دقة وموثوقية واستقرار تحديد الاتجاه عاملاً حاسماً في نجاح المهمة أو فشلها. توفر سلسلة C9000 من البوصلات الإلكترونية عالية الدقة سداسية المحاور، التي أطلقتها شركة مايكرو ماجيك، حلولاً دقيقة لتحديد الاتجاه للطائرات المسيّرة في جميع الظروف الجوية والتضاريس، وذلك بفضل معاييرها التقنية العسكرية وتصميمها الصناعي، مما يمنح الأجهزة قدرة فائقة على تحديد الاتجاه.تتألف سلسلة C9000 من وحدات تحكم دقيقة صناعية عالية الموثوقية ومقاومة قوية للتداخل، ومستشعرات ميل عالية الدقة، ومستشعرات تدفق مغناطيسي ثلاثية المحاور بتقنية حاصلة على براءة اختراع، ورقائق تشغيل. تُمكّن خوارزميات المعايرة المغناطيسية الصلبة واللينة المطورة ذاتيًا البوصلة من التخلص من تأثير المجالات المغناطيسية حتى في البيئات التي تشهد تداخلًا مغناطيسيًا. ومن خلال دمج مقاييس المغناطيسية لقياس المجال المغناطيسي الأرضي ومقاييس التسارع للتعويض الديناميكي، يُمكن تحقيق دقة اتجاه تصل إلى أقل من درجة واحدة في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة، مما يحل مشكلة مرجعية الاتجاه عند حجب إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). في الطيران الذاتي للطائرات بدون طيار، تستطيع بوصلة C9000 الإلكترونية سداسية المحاور تصحيح انحراف الاتجاه الناتج عن التداخل المغناطيسي في الوقت الفعلي، وتستخدم خوارزمية تعويض ميل حاصلة على براءة اختراع لتعويض نطاق واسع من زوايا الميل، مما يضمن استقرار الطيران ويوفر معلومات ملاحة عالية الدقة في الوقت الفعلي حتى في البيئات القاسية للغاية. تتجلى مزايا بوصلة سلسلة C9000 عالية الدقة بشكل رئيسي في الجوانب التالية: 1. قدرة ملاحة فائقة الدقةمن خلال التقاط المكون الأفقي للمجال المغناطيسي للأرض عبر مستشعر مغناطيسي ودمجه مع خوارزمية تعويض الميل الحاصلة على براءة اختراع، يتم تطبيق تعويض الاتجاه على نطاق واسع من زوايا الميل، مما يحقق دقة اتجاه تبلغ 0.2 درجة RMS (زاوية الميل).

لتجنب قيام مستخدم وحدة التزويد بالطاقة بتوصيل سلك الطاقة المدخل بشكل خاطئ عن طريق الخطأ، مما قد يؤدي إلى احتراقها، يُشترط عادةً وجود دائرة حماية من عكس القطبية عند مدخل وحدة التزويد بالطاقة. وفي الوقت نفسه، ولضمان بقاء جهد الدخل ضمن النطاق الآمن، يجب حماية جهد الدخل من قطع التيار عند زيادة الجهد.الدائرة الموضحة في الشكل 1 تحقق الوظيفة المتكاملة للحماية من التوصيل العكسي والحماية من الجهد الزائد.يتم تحليل وظيفة الحماية من الجهد الزائد على النحو التالي: عندما Vin يقع الجهد ضمن نطاق جهد الإدخال الطبيعي، ولا يحدث انهيار عكسي لمنظم الجهد Z1، ويكون تيار المقاومتين R2 وR3 مساويًا للصفر تقريبًا، وVbe قيمة جهد الترانزستور P1 هي 0، أي أن الترانزستور PNP غير مُفعّل، و Vgs يتم تحديد جهد الترانزستور PMOS Q1 بواسطة مقسم الجهد المكون من المقاومتين R4 وR5. عندما يكون جهد Vgs أكبر من عتبة التوصيل، يتم تشغيل الترانزستور PMOS، أي أن مصدر الطاقة يعمل بشكل طبيعي؛ وعندما يكون جهد الدخل Vin أكبر من جهد الدخل الطبيعي، يكون جهد Vgs أكبر من عتبة التوصيل.in>Vbrعندما يتعطل منظم الجهد، يتم تشغيل ترانزستور PNP Q1، VCE≈0، أي Vgs قيمة أنبوب PMOS ≈0، ويتم إيقاف تشغيل أنبوب PMOS، أي يتم تحقيق الحماية من الجهد الزائد.يتم تحليل وظيفة الحماية من التوصيل العكسي كما يلي: يتم تحقيق الحماية من التوصيل العكسي للإدخال بواسطة أنبوب NMOS Q2. عند إدخال القطب الموجب لمصدر الطاقة من Vin، يكون جهد البوابة Vgs عندما يكون جهد الترانزستور NMOS Q2 مرتفعًا، يكون Q2 قيد التشغيل، ويشكل كل من Q1 والحمل RL وQ2 حلقة، وتعمل الدائرة بشكل طبيعي. أما عند عكس قطبية مصدر الطاقة من الطرف السالب، فيتم فصل Q2، وتنفصل الحلقة بالكامل، وتتوقف الدائرة عن العمل، مما يؤدي إلى حماية الدائرة من عكس القطبية.

جيروسكوب الألياف البصرية أصبح المكون الأساسي المفضل للدقة العالية والموثوقية العالية أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بفضل مزاياها الهامة، كالتصميم المتكامل، وانعدام الأجزاء المتحركة، وسرعة التشغيل، وطول العمر الافتراضي، ونطاقها الديناميكي الواسع، ومقاومتها العالية للصدمات والاهتزازات، تكمن أهمية الجيروسكوبات الليفية البصرية في دقة وتعقيد عملية تصنيعها. فمن اختيار ومعالجة الألياف البصرية المتخصصة، إلى ربط ومحاذاة المكونات البصرية الدقيقة، مرورًا بلفّ ومعالجة ملف الاستشعار الأساسي بدقة متناهية، وصولًا إلى دمج الأنظمة الإلكترونية المعقدة وتطبيق خوارزميات التعويض البيئي المتطورة، تُجسّد كل مرحلة من مراحل الإنتاج تجسيدًا لأحدث ما توصل إليه علم المواد، والهندسة البصرية الدقيقة، وتقنية الإلكترونيات الدقيقة، ونظرية التحكم المتقدمة. حتى أدنى انحراف خلال عملية التصنيع قد يؤثر بشكل حاسم على دقة المنتج النهائي واستقراره وموثوقيته.فيما يلي مقدمة مفصلة لعملية إنتاج الجيروسكوب الليفي البصري.1. تصنيع حلقات الألياف الضوئيةيُعدّ حلقة الألياف المكوّن الأساسي في الجيروسكوب الليفي البصري، وتُعتبر عملية تصنيعها بالغة الأهمية. في البداية، يجب اختيار ألياف بصرية عالية الجودة ولفّها على شكل حلقة من خلال عمليات لفّ دقيقة. خلال هذه العملية، من الضروري التحكم بدقة في شدّ الألياف البصرية، وقطر حلقة اللف وكثافتها لضمان أداء حلقة الألياف واستقرارها. بعد اللف، تُطلى الحلقة بمادة لاصقة وتُعالج لتثبيت شكلها. بعد ذلك، تخضع حلقة الألياف البصرية لدورات حرارية متكررة لإزالة الإجهاد المتبقي الداخلي وتعزيز استقرارها الميكانيكي من خلال طلاء الإيبوكسي.2. تكامل الأجهزة البصريةبعد تصنيع حلقة الألياف الضوئية، يلزم تجميعها بدقة مع المكونات البصرية الأخرى. يشمل ذلك بشكل أساسي تجميع مُعدِّلات الموجة Y ودمج مصادر الضوء والكواشف لضمان مسارات بصرية سلسة ومستقرة. إضافةً إلى ذلك، يُشترط إجراء اختبارات أداء صارمة للمكونات المُجمَّعة للتأكد من مطابقتها لمتطلبات التصميم.3. بناء نظام الدائرةيشمل بناء أنظمة الدوائر تصميم دوائر معالجة الإشارات ودوائر التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة. يعمل معالج FPGA كمعالج أساسي لتوليد إشارات تعديل الموجة المربعة/الموجة المنشارية لتشغيل دليل الموجة Y، وتحيز نقطة التشغيل للمنطقة الحساسة، وحساب فرق الطور (Δφ) لإشارة التداخل الخارجة من الكاشف، والتي تُحوّل إلى سرعة زاوية (Ω). يتم التعويض ديناميكيًا عن فرق طور ساغناك من خلال التحكم الرقمي ذي الحلقة المغلقة لتحسين الخطية والنطاق الديناميكي.4. تجميع واختبار الآلة بالكاملبعد إتمام تصنيع حلقات الألياف الضوئية والمكونات البصرية ولوحات الدوائر، تأتي مرحلة التجميع النهائي. تشمل هذه العملية تغليفًا مقاومًا للظروف البيئية ومعايرة الأداء وتعويضه. تُغلّف الوحدات البصرية والإلكترونية داخل غلاف معدني واقٍ لعزلها عن تغيرات درجة الحرارة والرطوبة والتداخل الكهرومغناطيسي. تستخدم المنتجات العسكرية أغلفة من سبائك التيتانيوم لتعزيز مقاومتها للصدمات. بعد ذلك، أُجريت سلسلة من الاختبارات والمعايرات على جيروسكوب الألياف الضوئية، بما في ذلك معايرة الانحياز الصفري، وتعويض درجة الحرارة، واختبار العتبة، لضمان استيفاء جميع مؤشرات الأداء للمتطلبات المتوقعة.تشمل الصعوبات الرئيسية في عملية تصنيع الجيروسكوبات الليفية البصرية ما يلي:1. لف دقيق لملفات الألياف الضوئيةقد يتسبب الإجهاد المتولد أثناء عملية لفّ ملفات الألياف الضوئية في حدوث أخطاء في الاستقطاب. ويكمن الحل في استخدام ألياف تحافظ على الاستقطاب واعتماد عملية لفّ متناظرة.2. تغليف وتوصيل الرقائق البصرية المتكاملة (موجات Y)تُعدّ الموجهات الضوئية على شكل حرف Y المكونات البصرية المتكاملة متعددة الوظائف الأساسية في أجهزة التوجيه الضوئية. وخلال عملية التغليف والربط البيني، تكون دقة محاذاة المحور البصري عالية للغاية. ويكمن حل هذه الصعوبة في استخدام نظام محاذاة نشط وجهاز لحام انصهار يحافظ على الاستقطاب.3. الانحراف الحراريقد تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى انحراف طور الجيروسكوب، مما يؤثر على دقة القياس. ويكمن الحل في استخدام مزيلات استقطاب متعددة المراحل واعتماد خوارزميات تعويض درجة الحرارة المجزأة للتخلص من تأثير انحراف درجة الحرارة.

Quartz flexible accelerometers are widely used in aerospace, inertial navigation, precision measurement and other fields due to their advantages of high precision and stability. However, its core sensitive component - quartz flexible pendulum - is very fragile and extremely sensitive to vibration environments. Vibration may cause performance degradation, zero shift, and even structural damage. Therefore, strict vibration testing and effective anti vibration measures are crucial.   Purpose of Vibration Testing   The purpose of vibration testing is to evaluate the performance, structural integrity, and reliability of accelerometers in actual or expected vibration environments. The main types of testing include sine vibration testing and random vibration testing. Sine vibration testing is to find the resonant frequency of the structure and evaluate its response and tolerance at specific frequencies. Typically, within the specified frequency range (e.g., 5 Hz – 2000 Hz or higher, according to the specification), a linear or logarithmic sweep is performed along three mutually perpendicular axes. Frequencies exhibiting an abnormal increase in accelerometer output (response amplification) are recorded. Special attention should be paid to the first-order and second-order flexural resonant frequencies of the quartz flexure, as these frequencies are most prone to damage. The relationship between the input vibration and output signal is analyzed. Perform fixed frequency vibration for a specified duration (such as several minutes) on the identified resonant frequency points (especially the pendulum resonance points) to test their fatigue life and stability. Random vibration testing is to simulate wideband, random vibration excitations in actual environments (such as rocket launches, engine noise, aerodynamic turbulence, vehicle driving), and evaluate their comprehensive performance under statistically distributed vibrations. Apply vibrations with specific power spectral density patterns along three mutually perpendicular axes within the specified frequency range. The scale of testing is usually higher than that of sine testing, which can better reflect the real environment. PSD spectra and Grms values are developed based on specifications or measured data. The key monitoring parameters in the test include output signals, physical status, and performance verification. The output signal mainly observes zero offset, scale factor changes, increased noise levels, abnormal outputs (saturation, oscillation), etc; The physical state mainly involves checking whether the accelerometer has any abnormal noise, whether the structure is loose, and whether there is any damage to the appearance (after testing, the cover needs to be opened to check the swing plate); Performance validation mainly involves comprehensive static performance testing of accelerometers before, during, and after vibration (zero bias, scale factor, second-order nonlinearity, threshold, resolution, repeatability, etc.), comparing the effects of vibration.   Vibration Mitigation Measures   To address the vulnerability of quartz flexure accelerometers, vibration resistance measures must be implemented at multiple levels.   (1)      Core sensitive structure design and process Firstly, it is necessary to optimize the design of the oscillating plate. While meeting the requirements of sensitivity and bandwidth, the thickness of the oscillating plate should be appropriately increased (balancing sensitivity), the shape and support structure should be optimized, and the lowest order resonant frequency should be maximized to be higher than the expected main vibration environment frequency (ideally higher than twice). Avoid resonance frequencies falling in the main vibration energy concentration zone. Secondly, it is precision manufacturing and assembly, strictly controlling the machining accuracy and symmetry of key components such as swing plates, torque converter coils, differential capacitor plates, etc., to ensure uniform stress distribution and reduce internal stress concentration points. Reliable processes such as laser welding are used to connect the swing plates to the base. Finally, the selection of materials should be based on high-strength and high stability quartz materials, and the stiffness and damping characteristics of the base and shell materials should also be considered.   (2)      Internal mechanical isolation and damping Firstly, apply a small amount of special damping adhesive (such as silicone rubber base) on the non sensitive area of the swing plate or the supporting beam. This is one of the most commonly used and effective measures, which can significantly reduce the resonance Q value and decrease the resonance amplification factor. However, extreme caution should be taken to avoid affecting sensor performance (such as introducing thermal stress, affecting symmetry, and increasing mass). Secondly, a micro isolation system (such as low stiffness, high damping rubber pads, metal rubber, micro wire rope isolators, etc.) should be designed between the core of accelerometer (including the core components of the swing plate assembly) and the housing base to isolate the transmission of high-frequency vibrations to the sensitive core. The stiffness, damping, and load-bearing capacity need to be carefully designed.   (3)      Sealing and Filling Encapsulating silicon gel or silicone rubber with low modulus and high damping in the inner cavity of the accelerometer (usually between the core and the shell) is another very effective anti vibration measure (especially anti shock and high-frequency vibration). Silicon gel or silicone rubber provides damping and absorbs vibration energy; Support internal structure and suppress relative motion; Protect internal components from contamination and moisture. The sealing adhesive needs to have extremely low shrinkage stress, excellent thermal stability, good adhesion, low air release, and low permeability (especially for space applications). The sealing process (excluding bubbles and curing) is crucial, as poor sealing can actually introduce stress or contamination.   (4)      External installation and system level vibration isolation Optimize the installation interface to ensure that the installation base is flat and rigid. Tighten the connecting bolts evenly to the specified torque to avoid introducing local stress or reducing overall stiffness due to improper installation. At the same time, install appropriate external shock absorbers between the accelerometer and vibration sources such as engine mounts and aircraft structures. Select the type of isolator (such as metal rubber isolator, wire rope isolator, viscoelastic damping isolator) based on the characteristics of the main vibration frequency, and its natural frequency should be much lower (usually <1/√ 2 times) than the lowest main vibration frequency that needs to be isolated. The load-bearing capacity of the isolator, environmental adaptability (temperature, vacuum), and the impact on the low-frequency performance of the sensor also need to be considered.   Test cases   Taking the AC-9 series high-precision quartz accelerometer produced by Micro-Magic Inc as an example, the influence of vibration environment on the K0 index of the accelerometer is tested. Before vibration, the quartz accelerometer is in a 0g state, the product is powered on, data is collected for 1 minute, and take the average of the data, denoted as ; Start the vibration table under the following vibration conditions: 6g, random vibration at 200~2000Hz, wait for the vibration table to stabilize, collect data for 1 minute, and take the average of the data, denoted as ; Rotating vibration fixture, quartz accelerometer in 0g state, then power on the product, collect data for 1 minute, and take the average of the data, denoted as . By calculation, it can be concluded that:   Conclusion   The vibration problem of quartz flexible accelerometers is a system engineering issue that needs to be addressed throughout the entire process of design, manufacturing, testing, and application. When selecting and designing anti vibration measures, careful trade-offs must be made to ensure that the core performance indicators of the accelerometer are not significantly sacrificed while improving the anti vibration capability, and other environmental adaptability requirements are met.   AC-9    

لتجنب قيام مستخدم وحدة التزويد بالطاقة بتوصيل سلك الطاقة المدخل بشكل خاطئ عن طريق الخطأ، مما قد يؤدي إلى احتراقها، يُشترط عادةً وجود دائرة حماية من عكس القطبية عند مدخل وحدة التزويد بالطاقة. وفي الوقت نفسه، ولضمان بقاء جهد الدخل ضمن النطاق الآمن، يجب حماية جهد الدخل من قطع التيار عند زيادة الجهد.الدائرة الموضحة في الشكل 1 تحقق الوظيفة المتكاملة للحماية من التوصيل العكسي والحماية من الجهد الزائد.تُحلل وظيفة الحماية من الجهد الزائد كما يلي: عندما يكون جهد الدخل (Vin) ضمن نطاق جهد الدخل الطبيعي، لا يتعطل منظم الجهد Z1، ويكون تيار المقاومتين R2 وR3 مساويًا للصفر تقريبًا، ويكون جهد القاعدة-الباعث (Vbe) للترانزستور P1 مساويًا للصفر، أي أن الترانزستور PNP غير مُفعّل، ويُحدد جهد البوابة-المصدر (Vgs) لأنبوب PMOS Q1 بواسطة مُقسّم الجهد للمقاومتين R4 وR5. عندما يكون Vgs أكبر من عتبة التوصيل، يتم تفعيل أنبوب PMOS، أي أن مصدر الطاقة يعمل بشكل طبيعي. أما عندما يكون جهد الدخل (Vin) أكبر من جهد الدخل الطبيعي، أي Vin>Vbr، يتعطل منظم الجهد، ويتم تفعيل الترانزستور PNP Q1، ويكون جهد الباعث-الباعث (VCE) مساويًا للصفر تقريبًا، أي أن Vgs لأنبوب PMOS يكون مساويًا للصفر تقريبًا، فيتم إيقاف تشغيل أنبوب PMOS، أي أن الحماية من الجهد الزائد مُتحققة.تُحلل وظيفة الحماية من عكس التوصيل كما يلي: تُحقق الحماية من عكس التوصيل بواسطة ترانزستور NMOS Q2. عند توصيل القطب الموجب لمصدر الطاقة من الطرف Vin، يكون جهد البوابة Vgs لترانزستور NMOS Q2 مرتفعًا. في هذه الحالة، يُفعّل Q2، ويُشكّل Q1 والحمل RL وQ2 حلقة، وتعمل الدائرة بشكل طبيعي. عند عكس القطب الموجب لمصدر الطاقة من الطرف السالب، يُفصل Q2، وتنفصل الحلقة بالكامل، وتتوقف الدائرة عن العمل، مما يؤدي إلى الحماية من عكس التوصيل. 

في مجال القياس والتحكم الدقيق، تُعدّ تقنية تحويل التيار/التردد عالية الدقة بالغة الأهمية. وقد أصبح مُحوّل التيار/التردد من سلسلة AVI-F، الذي أطلقته شركة Micro-Magic Inc، خيارًا مثاليًا لاكتساب بيانات مقياس التسارع في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي عالية الأداء، واكتساب الإشارات الرقمية الضعيفة للتيار، وغيرها.سيناريوهات الطلب المرتفع نظراً لأدائه الممتاز وأدائه المستقر. تتكون دائرة AVI-F من مرجع جهد، ومصدر تيار ثابت، ومكامل، وذراع مكامل، ووحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (CPLD)، وغيرها. تُحوّل إشارة التيار من مقياس التسارع مباشرةً إلى تردد نبضي، وهي عبارة عن محول تناظري/رقمي عالي الدقة والوضوح. تعتمد AVI-F مبدأ تكامل توازن الشحنة، ما يمنحها خصائص الحصول على الإشارة دون فقد، وتأثرها الأقل بالتشويش الناتج عن مصادر الطاقة. إنها دائرة مثالية لبناء أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي عالية الأداء. ما هي المزايا الأساسية لمنتجات سلسلة AVI-F؟ 1. دقة عالية وثبات تعتمد وحدة سلسلة AVI-F على طريقة تكامل الشحنة، بتردد خرج أقصى يبلغ 256 كيلوهرتز، وانحراف صفري منخفض يصل إلى 10 نانو أمبير، وخطأ غير خطي شامل لا يتجاوز 20 جزءًا في المليون، مما يضمن دقة وموثوقية عاليتين في تحويل الإشارة. يبلغ معامل درجة حرارة عامل المقياس فيها 1 جزء في المليون/درجة مئوية، وتتميز بثباتها في جميع نطاقات درجات الحرارة، مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية التي تتراوح درجات حرارتها بين -45 درجة مئوية و70 درجة مئوية. 2.تصميم أجهزة عالي الجودة تُستخدم مكونات عالية الأداء، معظمها أجهزة تثبيت سطحية (SMD)، تتميز بصغر حجمها ودقتها العالية. ويستخدم مستوى اللوحة مصادر تيار ثابتة دقيقة وأجهزة قياس متعددة عالية الدقة لإجراء معايرة دقيقة، بما في ذلك التناظر والخطية. 3.واجهة إخراج متعددة الوظائف تدعم الوحدة ثلاثة مخارج نبضية مستقلة (قنوات X/Y/Z)، يحتوي كل منها على إشارات نبضية تيار موجبة وسالبة. كما أُضيفت وظيفة منفذ تسلسلي RS422، والذي يرسل تراكم النبضات بتردد 1 كيلوهرتز لتبسيط عملية جمع البيانات وتحسين كفاءة تكامل النظام. 4.استهلاك منخفض للطاقة وتصميم محلي تتراوح متطلبات الطاقة بين ±15 فولت و+5 فولت، مع تيار ثابت منخفض يصل إلى 0.2 أمبير وأداء ممتاز في استهلاك الطاقة. جميع المكونات مصنعة محلياً بنسبة 100% لضمان أمن سلسلة التوريد وتلبية الاحتياجات المستقلة والقابلة للتحكم. التطبيقات النموذجية لمنتجات سلسلة AVI-F أ. نظام الملاحة بالقصور الذاتي: تحويل إشارات مقياس التسارع بدقة لتحسين دقة الملاحة.ب. الأتمتة الصناعية: المراقبة الآنية للإشارات الحالية وتحسين عمليات التحكم.ج. أدوات البحث: جمع البيانات عالية الدقة للمساعدة في التجارب الدقيقة. لماذا تختار وحدة AVI-F؟ تتميز وحدة تحويل الإشارة/الواجهة من سلسلة AVI-F بدقة عالية واستهلاك منخفض للطاقة ووظائف متعددة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمستخدمين الذين يسعون إلى الأداء والموثوقية. سواء في البيئات القاسية أو التطبيقات المعقدة، فإنها توفر حلولًا مستقرة وفعالة. AVI-Fمهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.  

وفقًا لتصميم الدائرة ثنائية الأسلاك، يتم تعديل تيار الطاقة بواسطة المستشعر ثم يعود إلى دائرة استقبال الإشارة. إذا لم يخضع خرج الطاقة لأي معالجة، فبمجرد حدوث قصر في دائرة المستشعر أو سوء استخدام من قِبل المستخدم النهائي مما يؤدي إلى قصر الدائرة، فمن المرجح جدًا أن تتلف الطاقة أو تتسبب في تلف دائرة استقبال الإشارة. لتجنب هذا الوضع، يجب إضافة دائرة لتحديد التيار إلى الدائرة التي تُزود المستشعر بجهد 24 فولت، وذلك للحد من التيار ضمن نطاق آمن (على سبيل المثال، أقل من 30 مللي أمبير)، وبالتالي تجنب الأعطال الكارثية.يعرض ما يلي دائرة الحماية المحددة للتيار لتوفير طاقة 24 فولت للمستشعر عند تصميم دائرة اكتساب واجهة 4-20 مللي أمبير. عندما يكون التيار أقل من تيار الحد الأقصى Imax، يكون انخفاض الجهد عبر المقاومة R1 أقل من جهد التوصيل Vbe للترانزستور P1. تعمل المقاومتان R3 وR4 على تقسيم الجهد، مما يُحدث فرق جهد كافٍ بين مصدر وبوابة ترانزستور تأثير المجال Q1. عند هذه النقطة، يكون الترانزستور P1 في حالة قطع، بينما يكون الترانزستور Q1 في حالة توصيل. تكون الدائرة في حالة تشغيل طبيعية.عندما يتجاوز التيار قيمة التيار الحدي Imax، يصبح انخفاض الجهد عبر المقاومة R1 أكبر من جهد التوصيل Vbe للترانزستور P1. في هذه الحالة، يكون الترانزستور P1 في حالة توصيل. يُطبَّق جهد الدخل مباشرةً على بوابة ترانزستور تأثير المجال Q1. عند هذه النقطة، تتساوى تقريبًا الجهود عند المصدر والبوابة لترانزستور تأثير المجال Q1، مما يؤدي إلى فصل الترانزستور Q1 عن الدائرة، وبالتالي وضعها في حالة حماية. هذا يمنع تلف الحمل الناتج عن التيار الزائد.بما أن جهد التوصيل Vbe لـ MMBT2907A يبلغ حوالي 0.7 فولت، ومن Vbe/R1 = 25 مللي أمبير، يمكن استنتاج أن تيار الحد يبلغ حوالي 25 مللي أمبير. إذا لزم تعديل تيار الحد، يكفي ببساطة تعديل قيمة المقاومة R1.