МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
АВТОМАТИЗОВАНЕ ПРОЕКТУВАННЯ АКСЕЛЕРОМЕТРА ЄМНІСНОГО ТИПУ: ПОБУДОВА ТВЕРДОТІЛЬНОЇ МОДЕЛІ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторної роботи з курсу
“Автоматизація проектування мікроелектронних систем”
для студентів базового напрямку
6.08.04 “Комп’ютерні науки”
Затверджено
на засіданні кафедри
“Системи автоматизації проектування”
Протокол №
Львів – 2006
Автоматизоване проектування акселерометра ємнісного типу: Побудова твердотільної моделі: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “ Автоматизація проектування мікроелектронних систем ” для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки”.
Укладач
Лобур Михайло Васильович, док. техн. наук, проф.
Теслюк Василь Миколайович, канд. техн. наук, доц.
Перейма Микола Євгенович, асист.
Відповідальний за випуск
Рецензенти
МЕТА РОБОТИ
Мета роботи – отримати навики проектування елементів мікро системної техніки в середовищі Ansys на прикладі акселерометра ємнісного типу.
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
В даному розділі наведені основні теоретичні відомості стосовно будови, принципу функціонування та застосування акселерометрів.
2.1. Вступ
XXI сторіччя характеризується швидкими темпами розвитку нової міждисциплінарної науково-прикладної області, яка об’єднує в собі передові досягнення механіки, мікроелектроніки, оптики, електротехніки та інших областей і називається вона – мікроелектромеханічні системи (МЕМС). Дана назва більш широко використовується в США, в Європі відповідні пристрої називають мікросистемами, а в Японії – мікромашинами. Інтегральні пристрої даного типу володіють рядом переваг у порівнянні з пристроями реального світу:
вони надійніші;
дешевші;
легші;
мала енергія живлення;
інтеграція наукових областей носить сенергетичний характер;
групова технологія виготовлення;
та інші.
МЕМС є надзвичайно складними пристроями, тому при їх проектуванні та виготовленні не обійтися без систем автоматизованого проектування, відповідних методик, алгоритмів та підходів.
2.1. Акселерометри.
Сенсор – це пристрій, котрий у відповідності до проведеного вимірювання фізичної величини, генерує електричний сигнал на виході. Акселерометр – це сенсор, котрий дозволяє виміряти переміщення, швидкість та прискорення заданого об’єкту.
Акселерометри займають великий сегмент сучасного ринку електронних пристроїв. Виготовляють акселерометри за допомогою багатьох доступних технологій та застосовують в різноманітних прикладних задачах. Найчастіше їх використовують в автомобільній техніці, наприклад, для спрацьовування механізму повітряної подушки в автомобілі під час зіткнення з перешкодою. Відомі також спеціалізовані застосування: використання надчутливих і надлегких сенсорів для вимірювання вібрацій турбогенератора на електростанціях. Велике значення приділяється створенню сенсорів на кремнієвій основі з використанням МЕМС технологій. Дані пристрої характеризуються не тільки малими розмірами, але й низької вартістю масового виробництва.
Чутливий елемент сенсора прискорення складається з одного пластинного конденсатора, виготовленого за технологією поверхневої мікрообробки, котрий змінює свою ємність з вертикальним переміщенням однієї з пластин (по осі Z, котра є перпендикулярна до площини пластин). Верхня пластина монтована на пружних елементах, за принципом дії нагадує сейсмічну масу. Під впливом прискорення сейсмічна маса переміщується вертикально (по осі Z), змінюючи відстань між електродами, а ,відповідно, і ємність сенсора. Сейсмічна маса переміщується доти, поки зовнішня сила не буде повністю компенсована пружними силами підтримуючих пружних елементів.
Інколи недостатньо визначення лише статичних механічних параметрів акселерометрів такого типу (максимальне відхилення сейсмічної маси). Відпові...
