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
1 چكيده
2 مقدمه
3 فصل اول : كليات
4 ° 1- 1) هدف
° 1- 2) پيشينه تحقيق 4
° 1- 3) روش كار و تحقيق 4
6 فصل دوم : طراحي اجزاي مكا نيكي
7 ° 2- 1) مقدمه
° 2- 2) تحليل و طراحي مكانيكي 7
2-3) طراحي فنر 10
2- 3- 1)فنر پا خرچنگي تا شده 11
2-3-2)فنر ته بسته 12
2- 4)نيروي الكتروستاتيكي 15
2- 5)نرم شدگي فنر الكتروستاتيك 16
فصل سوم:حلقه سيگما-دلتا 18
3- 1) مقدمه 19
3- 2) حلقه فيدبك 19
3- 3) تبديل سيگما-دلتا 21
3- 4) تحليل سامانه سيگما-دلتا 23
3- 5) پايداري 27
3- 5- 1) بررسي تاثير پارامتر Tc بر روي پايداري (G(z 29
3- 5- 2) بررسي تاثير پارامتر Tf بر روي پايداري (G(z 31
3-5-3)بررسي تاثير پارامتر α بر روي پايداري (G(z 32

فصل چهارم:نويز كوانتيزاسيون و SNR وSNDRص 35
4-1) مقدمه 36
4-2) نويز كوانتيزاسيون 36
4 -3) بررسي اثر افزايش نرخ نمونه برداري بر روي SNRص 39
4-4) شكل دهي نويز 41
50 SNDR (5-4
4-6) بررسي پاسخ پله سامانه سيگما- دلتا 58
64 فصل پنجم:نتيجه گيري و پيشنهادات
65 نتيجه گيري
65 پيشنهادات
66 فهرست منابع فارسي
67 فهرست منابع لاتين
68 چكيده انگليسي

چكيده:
يك شتاب سنج وسيله اي است كه شتاب حركت جسم جامد را اندازه گيري مي كند. ميكرو شتاب سـنجها براي آشكار كردن نيروهاي ديناميكي در يك سيستم مكانيكي در حال حركت بكار مي روند.اين شتابسنج ها به طور وسيع در صنعت اتومبيل استفاده مي شوند.از جمله در موارد: سيـستم توقـف ماشـين 1 و سيستم ترمز ضد قفل2 براي راه اندازي كيسه هوا3 به منظور امنيـت راننـده و مـسافر و سـاير كاربردهـايديگر[1].
انواع اصلي شتاب سنج ها به قرار زير مي باشد[2]:
1) شتاب سنج پيزورزيستيو4 : اولين شتاب سنج با تكنولوژي ميكرو ماشيني است كه توسـط ريلانـس5 و آنگل 6 در سال 1979 در دانشگاه استنفورد7 ساخته شد. مزيت ايـن شـتاب سـنج هـا ايـن اسـت كـه درسيليكون به آساني ساخته مي شوند و مدارات مرتبط آنها نسبتا ساده است و سيگنال خروجـي امپـدانسپايين ايجاد مي كنند. يك مانع جدي در استفاده از اين سنسورها اين است كه سيگنال خروجي وابستگيحرارتي شديدي دارد و سيگنال خروجي نسبتا كوچك است.
2) شتاب سنج هاي پيزوالكتريك 8 : اين شتاب سنج ها به طور معمول از مواد پيزوالكتريـك بـراي آشـكاركردن جرم حساسه 9 استفاده مي كنند. مزيت آنها اين است كه اين سنسورها پهناي بانـد وسـيع دارنـد ومانع اساسي اين است كه اين نوع شتاب سنج ها به سيگنال هاي شتاب فركانس پايين و اسـتاتيك پاسـخنمي دهند.
3) شتاب سنج هاي تونلي: در اين شتاب سنج ها براي اندازه گيري موقعيت جرم حساسه از جريان تونليكه از يك نوك تيز10 به يك الكترود برقرار است استفاده مي شود. اين مكانيسم آشكارسازي جرم حساسهخيلي حسا س است . چندين شتاب سنج بر پايه اين اصول گزارش شده است امـا هـيچ افـزاره تجـارتي تـاكنون ساخته نشده است. مشكل اساسي ديگر در اين نوع شتاب سنج هـا دريفـت طـولاني مـدت جريـانتونلي است و توسط ميدان هاي الكتريكي بالا مواد از نوك برداشته مي شوند.
4) شتاب سنج هاي خازني: در اين شتاب سنج ها براي اندازه گيري موقعيت جرم حساسه از خـازني كـهبين انگشت هاي متحرك( كه به جرم متحرك متصل هستند) و انگشت هاي ثابـت (كـه بـه قـاب ثابـتمتصل هستند) استفاده مي شـود.در ايـن پـروژه از شـتاب سـنج خـازني اسـتفاده مـي كنـيم و محـدودهپارامترهاي مختلف براي يك شتاب سنج خازني با حساسيت11 زيـاد و سـطح نـويز پـايين را بدسـت مـيآوريم.

مقدمه:

ابزارهاي اندازه گيري اينرسي1 كه برپايه سـامانه هـاي ميكـرو الكتـرو مكـانيكي2 هـستند در دهـه اخيـرپيشرفت چشمگيري داشته اند. شتاب سنج ها و ژيروسكوپ هاي جديـد تجـاري ابزارهـاي انـدازه گيـرياينرسي را با ابعاد كوچكتر و قيمت كمتر نسبت به نوع غير MEMS ارائـه كـرده انـد. ايـن سنـسورها بـاقيمت كم و توان مصرفي پايين باعث ايجاد بازارهايي در زمينه خودروسازي و ساير زمينه هـاي صـنعتي وتجاري شده اند[3].
يكي از فاكتورهاي بسيار مهم در شتاب سنج هـاي برپايـه سـامانه هـاي ميكـرو الكتـرو مكـانيكي فـاكتورحساسيت مي باشد براي رسيدن به حساسيت بالا نيازمند فركانس طبيعي پايين هستيم و براي داشـتنفركانس طبيعي پايين بايد ثابت فنر كوچك داشته باشيم.بنابراين در فـصل اول ايـن پـروژه مـي خـواهيمساختارمكانيكي را طوري طراحي كنيم كه در نهايت به فركانس طبيعي پايين دست يابيم.
داشتن حساسيت بالا باعث مي شود كه جرم حساسه به ازاي شتاب ورودي جابجايي زيادي داشـته باشـدبنابراين واسط الكتريكي مي تواند حتي براي ورودي هاي كوچك شتاب هـم اشـباع شـود. بنـابراين بايـدجابجايي جرم حساسه را توسط قرار دادن آن در حلقه فيدبك منفي كنترل كنيم. در فصل دوم اين پروژهروابط حلقه فيدبك منفي را بدست خواهيم آورد و به بررسي پايداري آن خواهيم پرداخت.
از آنجا كه در شتاب سنجMEMS مورد نظر ما شتاب خروجي به صورت ديجيتـال اسـت لـذا در حلقـهفيدبك از يك كوانتايزر استفاده شده است. به همين دليل وجود نويزكوانتيزاسيون در سـيگنال خروجـياجتناب ناپذير اسـت. در فـصل سـوم بـه بررسـي راهكارهـايي بـراي كـاهش تـوان نـويز كوانتيزاسـيون وافزايشSNR 3 وSNDR 4خواهيم پرداخت و نهايتا در انتهاي همين فصل تاثير پارامترهـاي سيـستم رابر روي پاسخ پله سامانه بررسي خواهيم كرد.

نتيجه گيري
در اين پروژه از مدولاتور سيگما-دلتا براي كنترل ميزان جابجـايي جـرم حـساسه يـك شـتاب سـنجMEMS استفاده شد. از آنجا كه حلقه فيدبك شامل كوانتايزر است لذا نويز كوانتيزاسيون اجتناب ناپذيرمي باشد . نتايج نشان ميدهند كه با افزايشfs (فركانس نمونـه بـرداري) شـاهد افـزايشSNR ( نـسبتسيگنال به نويز كوانتيزاسيون) هستيم اما اين افزايشSNR به بهاي افزايش تـوان مـصرفي سـامانه مـيباشد, همچنين با افزايش 0f (پهناي باند فيلتر) وα(پارامتري كه صفر جبرانساز را جا به جا مي كند) شاهد كاهش SNR و SNDR(نسبت سيگنال به نويز كوانتيزاسيون و اعوجـاج) هـستيم و افـزايشα پايداري سامانه حلقه بسته را يا جابجايي صفر به داخل دايره واحـد افـزايش مـي دهـد بنـابراين بايـدα طوري انتخاب شود كه هم سامانه پايدار باشد و هم SNR و SNDRاز حد مطلوب كمتر نشود. افـزايشb (ثابت ميرايي ) باعث افزايش فراجهش در پاسخ پله سامانه مي شود و زمان نشست سامانه را نيز افزايشمي دهد و افزايش k (ثابت فنر) باعث كاهش فراجهش و زمان نشست مي شود علاوه بـر آن افـزايشk از طريق افزايش فركانس طبيعي ωn مي تواند باعث كاهش حساسيت 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