بررسی و شبیه سازی شتاب سنج MEMS با حساسیت زیاد و نویز کوانتیزاسیون پایین – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:96
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی و شبیه سازی شتاب سنج MEMS با حساسیت زیاد و نویز کوانتیزاسیون پایین – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب
۱ چکیده
۲ مقدمه
۳ فصل اول : کلیات
۴ ° ۱- ۱) هدف
° ۱- ۲) پیشینه تحقیق ۴
° ۱- ۳) روش کار و تحقیق ۴
۶ فصل دوم : طراحی اجزای مکا نیکی
۷ ° ۲- ۱) مقدمه
° ۲- ۲) تحلیل و طراحی مکانیکی ۷
۲-۳) طراحی فنر ۱۰
۲- ۳- ۱)فنر پا خرچنگی تا شده ۱۱
۲-۳-۲)فنر ته بسته ۱۲
۲- ۴)نیروی الکتروستاتیکی ۱۵
۲- ۵)نرم شدگی فنر الکتروستاتیک ۱۶
فصل سوم:حلقه سیگما-دلتا ۱۸
۳- ۱) مقدمه ۱۹
۳- ۲) حلقه فیدبک ۱۹
۳- ۳) تبدیل سیگما-دلتا ۲۱
۳- ۴) تحلیل سامانه سیگما-دلتا ۲۳
۳- ۵) پایداری ۲۷
۳- ۵- ۱) بررسی تاثیر پارامتر Tc بر روی پایداری (G(z 29
۳- ۵- ۲) بررسی تاثیر پارامتر Tf بر روی پایداری (G(z 31
۳-۵-۳)بررسی تاثیر پارامتر α بر روی پایداری (G(z 32

فصل چهارم:نویز کوانتیزاسیون و SNR وSNDRص ۳۵
۴-۱) مقدمه ۳۶
۴-۲) نویز کوانتیزاسیون ۳۶
۴ -۳) بررسی اثر افزایش نرخ نمونه برداری بر روی SNRص ۳۹
۴-۴) شکل دهی نویز ۴۱
۵۰ SNDR (5-4
۴-۶) بررسی پاسخ پله سامانه سیگما- دلتا ۵۸
۶۴ فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات
۶۵ نتیجه گیری
۶۵ پیشنهادات
۶۶ فهرست منابع فارسی
۶۷ فهرست منابع لاتین
۶۸ چکیده انگلیسی

چکیده:
یک شتاب سنج وسیله ای است که شتاب حرکت جسم جامد را اندازه گیری می کند. میکرو شتاب سـنجها برای آشکار کردن نیروهای دینامیکی در یک سیستم مکانیکی در حال حرکت بکار می روند.این شتابسنج ها به طور وسیع در صنعت اتومبیل استفاده می شوند.از جمله در موارد: سیـستم توقـف ماشـین ۱ و سیستم ترمز ضد قفل۲ برای راه اندازی کیسه هوا۳ به منظور امنیـت راننـده و مـسافر و سـایر کاربردهـایدیگر[۱].
انواع اصلی شتاب سنج ها به قرار زیر می باشد[۲]:
۱) شتاب سنج پیزورزیستیو۴ : اولین شتاب سنج با تکنولوژی میکرو ماشینی است که توسـط ریلانـس۵ و آنگل ۶ در سال ۱۹۷۹ در دانشگاه استنفورد۷ ساخته شد. مزیت ایـن شـتاب سـنج هـا ایـن اسـت کـه درسیلیکون به آسانی ساخته می شوند و مدارات مرتبط آنها نسبتا ساده است و سیگنال خروجـی امپـدانسپایین ایجاد می کنند. یک مانع جدی در استفاده از این سنسورها این است که سیگنال خروجی وابستگیحرارتی شدیدی دارد و سیگنال خروجی نسبتا کوچک است.
۲) شتاب سنج های پیزوالکتریک ۸ : این شتاب سنج ها به طور معمول از مواد پیزوالکتریـک بـرای آشـکارکردن جرم حساسه ۹ استفاده می کنند. مزیت آنها این است که این سنسورها پهنای بانـد وسـیع دارنـد ومانع اساسی این است که این نوع شتاب سنج ها به سیگنال های شتاب فرکانس پایین و اسـتاتیک پاسـخنمی دهند.
۳) شتاب سنج های تونلی: در این شتاب سنج ها برای اندازه گیری موقعیت جرم حساسه از جریان تونلیکه از یک نوک تیز۱۰ به یک الکترود برقرار است استفاده می شود. این مکانیسم آشکارسازی جرم حساسهخیلی حسا س است . چندین شتاب سنج بر پایه این اصول گزارش شده است امـا هـیچ افـزاره تجـارتی تـاکنون ساخته نشده است. مشکل اساسی دیگر در این نوع شتاب سنج هـا دریفـت طـولانی مـدت جریـانتونلی است و توسط میدان های الکتریکی بالا مواد از نوک برداشته می شوند.
۴) شتاب سنج های خازنی: در این شتاب سنج ها برای اندازه گیری موقعیت جرم حساسه از خـازنی کـهبین انگشت های متحرک( که به جرم متحرک متصل هستند) و انگشت های ثابـت (کـه بـه قـاب ثابـتمتصل هستند) استفاده می شـود.در ایـن پـروژه از شـتاب سـنج خـازنی اسـتفاده مـی کنـیم و محـدودهپارامترهای مختلف برای یک شتاب سنج خازنی با حساسیت۱۱ زیـاد و سـطح نـویز پـایین را بدسـت مـیآوریم.

مقدمه:

ابزارهای اندازه گیری اینرسی۱ که برپایه سـامانه هـای میکـرو الکتـرو مکـانیکی۲ هـستند در دهـه اخیـرپیشرفت چشمگیری داشته اند. شتاب سنج ها و ژیروسکوپ های جدیـد تجـاری ابزارهـای انـدازه گیـریاینرسی را با ابعاد کوچکتر و قیمت کمتر نسبت به نوع غیر MEMS ارائـه کـرده انـد. ایـن سنـسورها بـاقیمت کم و توان مصرفی پایین باعث ایجاد بازارهایی در زمینه خودروسازی و سایر زمینه هـای صـنعتی وتجاری شده اند[۳].
یکی از فاکتورهای بسیار مهم در شتاب سنج هـای برپایـه سـامانه هـای میکـرو الکتـرو مکـانیکی فـاکتورحساسیت می باشد برای رسیدن به حساسیت بالا نیازمند فرکانس طبیعی پایین هستیم و برای داشـتنفرکانس طبیعی پایین باید ثابت فنر کوچک داشته باشیم.بنابراین در فـصل اول ایـن پـروژه مـی خـواهیمساختارمکانیکی را طوری طراحی کنیم که در نهایت به فرکانس طبیعی پایین دست یابیم.
داشتن حساسیت بالا باعث می شود که جرم حساسه به ازای شتاب ورودی جابجایی زیادی داشـته باشـدبنابراین واسط الکتریکی می تواند حتی برای ورودی های کوچک شتاب هـم اشـباع شـود. بنـابراین بایـدجابجایی جرم حساسه را توسط قرار دادن آن در حلقه فیدبک منفی کنترل کنیم. در فصل دوم این پروژهروابط حلقه فیدبک منفی را بدست خواهیم آورد و به بررسی پایداری آن خواهیم پرداخت.
از آنجا که در شتاب سنجMEMS مورد نظر ما شتاب خروجی به صورت دیجیتـال اسـت لـذا در حلقـهفیدبک از یک کوانتایزر استفاده شده است. به همین دلیل وجود نویزکوانتیزاسیون در سـیگنال خروجـیاجتناب ناپذیر اسـت. در فـصل سـوم بـه بررسـی راهکارهـایی بـرای کـاهش تـوان نـویز کوانتیزاسـیون وافزایشSNR 3 وSNDR 4خواهیم پرداخت و نهایتا در انتهای همین فصل تاثیر پارامترهـای سیـستم رابر روی پاسخ پله سامانه بررسی خواهیم کرد.

نتیجه گیری
در این پروژه از مدولاتور سیگما-دلتا برای کنترل میزان جابجـایی جـرم حـساسه یـک شـتاب سـنجMEMS استفاده شد. از آنجا که حلقه فیدبک شامل کوانتایزر است لذا نویز کوانتیزاسیون اجتناب ناپذیرمی باشد . نتایج نشان میدهند که با افزایشfs (فرکانس نمونـه بـرداری) شـاهد افـزایشSNR ( نـسبتسیگنال به نویز کوانتیزاسیون) هستیم اما این افزایشSNR به بهای افزایش تـوان مـصرفی سـامانه مـیباشد, همچنین با افزایش ۰f (پهنای باند فیلتر) وα(پارامتری که صفر جبرانساز را جا به جا می کند) شاهد کاهش SNR و SNDR(نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون و اعوجـاج) هـستیم و افـزایشα پایداری سامانه حلقه بسته را یا جابجایی صفر به داخل دایره واحـد افـزایش مـی دهـد بنـابراین بایـدα طوری انتخاب شود که هم سامانه پایدار باشد و هم SNR و SNDRاز حد مطلوب کمتر نشود. افـزایشb (ثابت میرایی ) باعث افزایش فراجهش در پاسخ پله سامانه می شود و زمان نشست سامانه را نیز افزایشمی دهد و افزایش k (ثابت فنر) باعث کاهش فراجهش و زمان نشست می شود علاوه بـر آن افـزایشk از طریق افزایش فرکانس طبیعی ωn می تواند باعث کاهش حساسیت سامانه شود.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط