background image

 

 

Manual Number: 32650 

 

 

Manual Revision: D 

 

 

ECR Number: 42629 

 

3710 series DC Accelerometer Operating Guide 

 

 1 

1.0

 

Introduction 

This operating guide contains information that will familiarize 
the  user  with  the  basic  operation  and  installation  of  the  3710 
Series MEMS DC Accelerometers. However, it is not intended 
to  cover  all  of  the  specific  measurement  challenges  that  one 
may encounter while using the device. Therefore, if you have 
detailed questions or are unsure of how to properly operate the 
sensor  after  reading  this  “Operating  Guide”,  please  contact  a 
PCB Application Engineer using our 24-Hour SensorLine

TM

 at 

716-684-0001. 
 

2.0

 

Common Applications and Features 

The 3710 Series MEMS DC Accelerometers achieve true DC 
response for measuring uniform (or constant) acceleration and 
low-frequency  vibration.  For  this  reason,  they  are  often  used 
to: 
 

 

Perform  ride  quality  assessments  of  elevators,  automo-
biles, trains, and amusement park rides. 

 

 

Analyze  the  low  frequency  characteristics  of  buildings, 
bridges, and large aerospace objects. 

 

 

Acquire tilt and orientation data for feedback control and 
stabilization purposes. 

 
Because of the critical nature of these and similar test applica-
tions,  all  3710  series  MEMS  DC  Accelerometers  have  been 
designed and manufactured with the following common char-
acteristics: 
 

 

Rugged,  all-welded  titanium  housing  insures  reliability 
and  durability  in  demanding  applications  and  environ-
ments. 

 

 

Built-in  microelectronics  provide  conveniently  standard-
ized sensitivities and low-noise output signals unmatched 
by similar sensing technologies. 

 

 

Internal  voltage  regulator  allows  sensor  to  be  powered 
from virtually any unregulated DC voltage source, such as 
a bench-top power supply or portable battery source. 

 

 

Gas  damping  extends  the  upper  frequency  range,  attenu-
ates  unwanted  high-frequency  vibration,  and  provides 
stable  performance  over  the  entire  operating  temperature 
range. 

 

 

Hermetic, multi-pin connector provides a reliable connec-
tion even under the harshest environmental conditions. 

 

3.0

 

Principle of Operation 

 

The  sensor  element  of  the  3710  series  features  a  proof  mass, 
ring  frame,  and  attachment  system  between  the  two.  These 
features are bulk micro machined from the same single-crystal 
silicon  wafer.  The  movement  of  the  proof  mass  is  directly 
affected by acceleration applied in the axis of sensitivity. 
 
The  sensor  element  is  connected  as  a  bridge  element  in  the 
circuit.  The  electrical  characteristics  of  one  portion  of  the 
bridge  increase  in  value  while  the  characteristics  of  the  other 
portion decrease when exposed to acceleration. This approach 
minimizes common mode errors and improves non-linearity. 
 
A  selection  of  full  scale  measurement  ranges  is  attained  by 
modifying  the  stiffness of the suspension system of the proof 
mass.  A  high  natural  frequency  is  accomplished  through  the 
combination of a lightweight proof mass and suspension stiff-
ness. 
 
Ruggedness  is  enhanced  through  the  use  of  mechanical  stops 
on the two outer wafers to restrict the travel of the proof mass. 
Damping is used to mitigate high frequency inputs. 
 
The sensor elements use squeeze-film gas damping that is near 
critically  damped.  This  is  the  result  of  the  movement  of  the 
proof  mass  pressing  on  the  gas  in  the  gap  between  it  and  the 
outer  sensor  layer.  Damping  helps  prevent  the  output  of  the 
accelerometer  from  becoming  saturated,  as  would  happen 
when  the  resonance  of  an  accelerometer  with  no  damping  is 
excited  by  random  vibration.  The  advantage  of  gas  damping 
over liquid damping is that it is minimally affected by temper-
ature changes. 
 
The 3710 series accelerometers contain conditioning circuitry 
that  provides  a  high  sensitivity  output.  This  IC  also  provides 
compensation of zero bias and sensitivity errors over tempera-
ture. 
 
An  on-board  voltage  regulator  allows  a  typical  excitation 
range  of  6  to  30  VDC  with  <30  mA  current  draw.  The  3710 
series features a ± 2 V Full Scale zero based output referenced 
to power ground. A negative voltage generator provides a suf-
ficient  signal  swing  for  negative  acceleration  outputs  with  a 
positive  voltage  swing  of  +4.0  V  accommodating  positive 
accelerations. 
 
An automated calibration step is conducted at the completion 
of  the  accelerometer  assembly  at  discrete  temperatures  over 
the specified operating temperature range. The IC  features  an 
on-chip temperature sensor for accurate thermal corrections. 
 

Summary of Contents for 3711E1110G

Page 1: ...elerometer Installation and Operating Manual For assistance with the operation of this product contact PCB Piezotronics Inc Toll free 800 828 8840 24 hour SensorLine 716 684 0001 Fax 716 684 0987 E ma...

Page 2: ...alized tests including sensitivity at elevated or cryogenic temperatures phase response extended high or low frequency response extended range leak testing hydrostatic pressure testing and others For...

Page 3: ...tion on particular operating steps The following symbols may be found on the equipment described in this manual This symbol on the unit indicates that high voltage may be present Use standard safety p...

Page 4: ...China RoHS 2 Disclosure Table Pb Hg Cd Cr VI PBB PBDE O O O O O O PCB X O O O O O O O O O O O X O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O X O O O O O O O O O X O O O O O O O O O O O X O O O O...

Page 5: ...O Wires O O O O O O Cables X O O O O O Plastic O O O O O O Solder X O O O O O Copper Alloy Brass X O O O O O This table is prepared in accordance with the provisions of SJ T 11364 O Indicates that sai...

Page 6: ...ures a proof mass ring frame and attachment system between the two These features are bulk micro machined from the same single crystal silicon wafer The movement of the proof mass is directly affected...

Page 7: ...mounting method while two part epoxies can be used for a more secure mount To remove an adhesively mounted sensor it is best to place an open ended wrench over the sensor and twist it to shear the adh...

Page 8: ...lculate the sensitivity of the accelerometer refer to equation 8 1 Sensitivity 1g 1g Eq 8 1 2 9 0 Sensor Calibration Due to ISO 9001 ISO Guide 25 or other contractual require ments it may become neces...

Page 9: ...5 in x 0 85 in 11 4 mm x 21 6 mm x 21 6 mm Weight 0 58 oz 16 3 gm Electrical Connector 4 Pin 4 Pin Electrical Connection Position Side Side Mounting Through Holes 2 Through Holes 2 All specifications...

Page 10: ...ARATION 089 2 26 220 5 59 MIN 4 40 UNC 2B 170 4 32 MIN METRIC MOUNTING HOLE PREPARATION 081 2 05 180 4 57 MIN M2 5 X 45 6H 130 3 30 MIN 5 SEE SHEET 2 OF 2 FOR CABLE STRAIN RELIEF INFORMATION RECOMMEND...

Page 11: ...OUT PULLING CABLE DETACHABLE 4 SOCKET PLUG TO 1 4 28 4 SOCKET PLUG TEST STRUCTURE FASTEN CABLE TO TEST STRUCTURE TYPICALLY WITHIN 2 3 51 76 OF SENSOR THEN FASTEN AGAIN WITHIN 3 4 76 101 OF PREVIOUS AT...

Reviews: