Geri Dön

Advanced readout and control electronics for MEMS gyroscopes

MEMS dönüölçerler için ileri seviye okuma ve kontrol elektroniği

  1. Tez No: 201789
  2. Yazar: YÜKSEL TEMİZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 199

Özet

Bu tez, ODTÜ'de geliştirilmiş MEMS donüölçerler için tasarlanan ileri okuma ve kontrol elektroniğinin geliştirilmesini anlatmaktadır. Bu dönüölçer devreleri üç ana gruba ayrılmıştır: yüksek hassasiyetli arabirim devreleri, sürüş modu için kendiliğinden salınım sağlayan döngüler, ve algılama modu için genlik kipçözümü devreleri. Öne sürülen devreler ilk olarak ticari ayrık devre bileşenleriyle oluşturulmuş, daha sonra CMOS yongalar üzerinde birleştirilmiştir. Duyarga parametrelerinden ve çevre koşullarından bağımsız sabit genlikli sürüş modu titreşimleri sağlayan bir devre geliştirilmiştir. Geçiş-direnç yükselteç tipi arabirimleri ve algılama modu devreleriyle birlikte bu ileri kontrol elektroniğinden oluşturulan tamamen işlevsel açısal hız sistemi, 5.4x2.4 cm2 ebadında bir baskı devre plaketi üzerine yerleştirilmiştir. Bu sistemin sabit kayma kararsızlığı ve açısal rastgele kayması sırasıyla 14.3 º/saat ve 0.126 º/?saat olarak ölçülmüştür. Sistemin orantı katsayısı, ±50 º/sn ölçüm aralığında %0.01 doğrusallıktan sapma ve 0.1 º/sn sıfır dönü çıkışıyla birlikte 22.2 mV/(º/sn) olarak bulunmuştur. CMOS kazancı bir olan tampon devre ve geçiş-empedansı yükselteci tipi direnil ve sığal arabirim devreleri AC, geçici rejim, ve gürültü testleriyle karakterize edilmiştir. Yongayla tümleşik eğilimleme mekanizmalarının yüksek empedanslı düğümleri gerektiği şekilde 0 V potensiyeline DC olarak eğilimlediği gözlenmiştir. CMOS farksal sürüş modu kontrolü ve algılama modu kipçözümü devreleri, gelecekteki performans testleri için umut vaat eden sonuçlar vermiştir.

Özet (Çeviri)

This thesis reports the development of advanced readout and control electronics for MEMS gyroscopes developed at METU. These gyroscope electronics are separated into three main groups: high sensitive interface circuits, drive mode amplitude controlled self oscillation loops, and sense mode phase sensitive amplitude demodulators. The proposed circuits are first implemented with discrete components, and then integrated on CMOS chips. A self oscillation loop enabling constant amplitude drive mode vibrations independent of sensor parameters and ambient conditions is developed. A fully functional angular rate system, which is constructed by employing this advanced control electronics together with the transresistance amplifier type interfaces and sense mode electronics, is implemented on a dedicated PCB having 5.4x2.4 cm2 area. This system demonstrates an impressive performance far better than the best performance achieved by any angular rate system developed at METU. Bias instability and angle random walk values are measured as 14.3 º/hr and 0.126 º/?hr, respectively. The scale factor of the system is found as 22.2 mV/(º/sec) with a nonlinearity of 0.01%, and a zero rate output of 0.1 º/sec, in ±50 º/sec measurement range. CMOS unity gain buffer (UGB) and transimpedance amplifier (TIA) type resistive and capacitive interfaces are characterized through AC, transient, and noise tests. It is observed that on chip biasing mechanisms properly DC-bias the high impedance nodes to 0 V potential. UGB type capacitive interfaces demonstrate superior performance than TIA counterparts due to stability problems associated with TIA interfaces. CMOS differential drive mode control and sense mode demodulation electronics give promising results for the future performance tests.

Benzer Tezler

  1. Microcantilever based lab-on-a-chip sensor for real-time mass, viscosity, density and coagulation measurements

    Gerçek zamanlı kütle, özkütle, viskozite ve pıhtılaşma ölçümleri için mikroçubuk tabanlı mikroakışkan algılayıcılar

    ONUR ÇAKMAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN ÜREY

  2. Kapasitif rotary enkoderler için analog anahtarlama tabanlı okuma devresi

    Analog switch based readout circuit for capacitive rotary encoders

    MUHAMMET ROJHAT KARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET AKİF ERİŞMİŞ

  3. 13 TeV'lik proton proton çarpışmalarında J/ψJ/ψ kütle eşiğine yakın yapıların CMS deneyinde incelenmesi ve yüksek tanecikli kalorimetrenin faz iki yükseltme çalışmaları

    Investigation of structures near the J/ψJ/ψ mass threshold in 13 TeV proton proton collisions in the CMS experiment and phase two upgrade studies of the highgranularity calorimeter

    ÖZGÜN KARA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE POLATÖZ

  4. Flow sensing with a piezoresistive silicon nanowire-based mems force sensor

    Piezorezistif silikon nanotel tabanlı mems kuvvet sensörü ile akış algılama

    LEVENT DEMİRKAZIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA