High performance readout and control electronics for MEMS gyroscopes
MEMS dönüölçerler için yüksek performanslı okuma ve kontrol elektroniği
- Tez No: 237600
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: MEMS Dönüölçer, Dönüölçer Elektroniği, Kontrol Elektroniği, Arabirim Devreleri, Genlik Kontrollü Salınım, Kapalı Döngü Açısal Dönü Algılama, Mikroelektromekanik Sistemler (MEMS), MEMS Gyroscope, Gyroscope Electronics, Control Electronics, Interface Circuit, Amplitude-Controlled Oscillation, Closed-loop Angular Rate Sensing, Microelectromechanical Systems (MEMS)
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 201
Özet
Bu tez ODTÜ'de geliştirilmiş MEMS dönüölçerler kullanarak açısal dönü algılama sistemleri uygulamak için çeşitli yüksek performanslı okuma ve kontrol elektroniğinin geliştirilmesini anlatmaktadır. İlk olarak, açık döngü algılama mekanizmalı üç sistem uygulanmıştır, bu sistemlerin herbiri (i) OLS_SquD olarak adlandırılan DA bağıl konumlu kare dalga sürüş sinyali (ii) OLS_SineD olarak adlandırılan DA bağıl konumlu sinüs sürüş sinyali ve (iii) OLS_OffD olarak adlandırılan rezonans frekansında olmayan sürüş sinyalini içeren farklı sürüş-modu otomatik kazanç kontrollü (OKK) kendinden salınımlı döngü yaklaşımlarına sahiptir. Dördüncü bir sistemse CLS_SquD olarak adlandırılan DA bağıl konumlu kare dalga sürüş sinyalli otomatik kazanç kontrollü (OKK) kendinden salınımlı döngü yaklaşımının olduğu kapalı döngü algılama mekanizmasıyla yapılmıştır. Algılama ve sürüş modu elektroniği sırasıyla geçiş-empedansı ve geçiş-direnci yükselticilerini okuma elektroniği olarak kullanmaktadır. Herbir sistem ticari ayrık devre elemanlarıyla baskı devre üzerinde uygulanmıştır. Daha sonra, açısal dönü ölçme sistemleri, iki farklı mekanik band genişliğine sahip olacak şekilde, 100 Hz ve 30 Hz, ayarlanan SOG (Cam-üstü-Silikon) dönüölçerlerle test edilmiştir. Bütün durumlardaelde edilen test sonuçları ODTÜ'de elde edilen en iyi sonuçlardır, taktiksel-seviye performansları sağlamaktadır ve ölçülen sabit kayma kararsızlığı ve ARK, literatürdeki silikon mikroişlenmiş dönüölçerler için en iyi sonuçlarla kıyaslanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis reports the development of various high performance readout and control electronics for implementing angular rate sensing systems using MEMS gyroscopes developed at METU. First, three systems with open loop sensing mechanisms are implemented, where each system has a different drive-mode automatic gain controlled (AGC) self-oscillation loop approach, including (i) square wave driving signal with DC off-set named as OLS_SquD, (ii) sinusoidal driving signal with DC off-set named as OLS_SineD, and iii) off-resonance driving signal named as OLS_OffD. A forth system is also constructed with a closed loop sensing mechanism where the drive mode automatic gain controlled (AGC) self-oscillation loop approach with square wave driving signal with DC off-set named as CLS_SquD. Sense and drive mode electronics employ transimpedance and transresistance amplifiers as readout electronics, respectively. Each of the systems is implemented with commercial discrete components on a dedicated PCB. Then, the angular rate sensing systems are tested with SOG (Silicon-on-Glass) gyroscopes that are adjusted to have two different mechanical bandwidths, more specially 100 Hz and 30 Hz. Test results are the best results obtained at METU, satisfying the tactical-grade performances, and the measured bias instabilities and ARWs are comparable to the best results in the literature for a silicon micromachined vibratory gyroscope.
Benzer Tezler
- Advanced readout and control electronics for MEMS gyroscopes
MEMS dönüölçerler için ileri seviye okuma ve kontrol elektroniği
YÜKSEL TEMİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- CMOS readout electronics for mismatched and mode-matched mems gyroscopes
Ayrık mod ve bitişik mod mems dönüölçer için CMOS okuma elektroniği
FERHAT YEŞİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Silicon surface micromachined gyroscopes using mems technology
Mems teknolojisi ile silisyum yüzey mikroişlenmiş jiroskoplar
SAİD EMRE ALPER
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- 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 readout circuit for resonant mems temperature sensors
Rezonans mems sıcaklık sensörleri için okuma devresi
HAMED ASADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN