Mems accelerometer design
Mems ivme ölçer tasarımı
- Tez No: 166192
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ TOKER, YRD. DOÇ. DR. LEVENT TRABZON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
MEMS İVME ÖLÇER TASARIMI ÖZET Mikroelektromekanik Sistemler (MEMS) ile ilgili çalışmalar 1960'lann sonlarında,tümleşik devrelerin üretiminde kullanılan fabrikasyon yöntemlerinin küçük değişiklikler yapılarak, minyatür mekanik elemanların üretiminde de kullanılabileceğinin düşünülmesi ile başlamıştır. Bu mekanik sitemler içerisinde günümüzde en ticari olmuşlarından biri ivme ölçerlerdir ve bu konuyla ilgili bilimsel çalışmalar halen yoğun bir şekilde sürdürülmektedir. Bu çalışmada, analog kapasitif MEMS ivme ölçer sisteminin teori, tasarım süreci ve analizi incelenmiş ve yüzey mikro makine tekniği olan MUMPS prosesi kullanılarak geniş ölçme dinamiğine sahip MEMS ivme ölçer sistemi gerçeklenmiştir. Mekanik sistemin optimizasyonu için Bölüm 2'de elde edilen analitik modeller kullanılarak C++ programla dilinde MABEMS isimli görsel tabanlı bir program yazılmıştır. Mekanik sisteminlerin sonlu eleman analizlerinde ticari bir yazılım olan ANSYS kullanılmıştır. Davranışsal seviyedeki simulasyonlar içinse sistemin MATLAB Simulink modeli oluşturulmuştur. Elektronik algılama kısmında, parazitik kapasitelerin etkisini azalttığı için yük kuvvetlendiricisi yapısı kullanılmıştır. İvme ölçerin Bölüm 3'te elde edilen matematik modeli, analog davranışsal modelleme kütüphanesi (ABM) kullanılarak PSPICE içerisinde gerçeklenmiş ve bu da elektronik algılama devresi ile mekanik elemanın aynı ortamda simulasyonuna olanak vermiştir. Geleneksel yöntemlerde, MEMS ivme ölçerler, ölçme dinamiği, band genişliği ve lineerlik gibi performans ölçütlerinin iyileştirilmesi için geri beslemeli çevrimde çalıştırılır. Bu çalışmada, bu yönteme alternatif olarak ölçme hassasiyeti düşük olan bir sistemin, hassasiyeti daha yüksek olanın dinamik ofsetini (sıfırım) oluşturması prensibine dayanan ve“Kuvvet İleri Beslemesi”diye isimlendirdiğimiz yöntem önerilmiş ve kavramsal olarak tanımlanmıştır. Bu amaçla biri daha hassas fakat belli bir yer değiştirme değerinden sonra lineerliği bozulan, diğeri de daha az hassas fakat her zaman lineer çıkış veren iki farklı mekanik sistem tasarlamıştır. Tasarımlara ilişkin bütün sonuçlar Bölüm 3'te verilmiştir. vııı
Özet (Çeviri)
MEMS ACCELEROMETER DESIGN SUMMARY Works about the MicroelectromechanicaJ Systems (MEMS) has begun in the late 1960's, when researchers began to think about that the fabrication technology, which is used for manufacturing of integrated electronic circuits, with only slight modifications, could also be used for fabrication of the mechanical components in miniature scale. Today, one of the most commercialized system in this area is accelerometers and also scientific work about this topic is still carried on. In this work, the theory, design process, and analysis of analog capacitive MEMS accelerometer system is examined and a high dynamic range MEMS accelerometer system is implemented by using MUMPS surface micromachining process. For the optimization of the mechanical system, by using the analytical models obtained in Section 2, a visual software, named MABEMS, is implemented in C++ programming language. Finite element analysis of the mechanical systems are made by using a commercially available simulation package ANSYS. MATLAB Simulink model of the system is realized for the behavioral level simulations. The charge amplifier topology is used in electronic sensing interface since this configuration eliminates the effect of the parastic capacitances. Mathematical model of the accelerometer, obtained in Section 3, is implemented in PSPICE by using the Analog Behavioral Modelling (ABM) library so, this allowed the simulation of the mechanical device and electronic interface in the same environment. In conventional methods, accelerometers are operated in closed loop by applying feedback signals to increase the performance parameters like dynamic range, bandwidth, and linearity. In this work, a new method is offered and described conceptually as an alternative to the conventional closed loop systems and this method is named as Force Feed forward Mechanism. In this method, less sensitive system, forms the dynamic offset of the more sensitive device. For this reason, two different mechanical devices are designed such that one of them has high sensitivity but nonlinear output above a certain displacement and the other one has low sensitivity but linear even for large displacements. All the results about the designed systems are given in Section 3. IX
Benzer Tezler
- High Dynamic Range CMOS-MEMS capacitive accelerometer array with drift compensation
Başlık çevirisi yok
METIN GOKHAN GUNEY
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiCarnegıe Mellon UnıversıtyPROF. GARY K. FEDDER
- A low-drift silicon mems resonant accelerometer
Düşük sabit kayma hatası kaymasına sahip silisyum tabanlı rezonant ivmeölçer
HASAN DOĞAN GAVCAR
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Development of wearable pedometer by using 3-axis MEMS accelerometer
Üç eksenli MEMS ivme ölçer kullanılarak giyilebilir pedometrenin geliştirilmesi
OMAR MUTHANNA KHUDHUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ
- High-performance readout circuit for resonator-based MEMS accelerometer using digital control loop
Dijital kontrol döngüleri kullanarak MEMS titreşen yay tipi ivmeölçer için yüksek performanslı okuma devresi geliştirilmesi
MUHAMMAD ALI
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- A tactical grade MEMS accelerometer
Taktik seviye MEMS ivmeölçer
İLKER ENDER OCAK
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TAYFUN AKIN