طراحی و شبیه سازی شتاب سنج خازنی mems

بعد از آشنایی کافی در مورد ادوات mems به طور کامل انواع شتاب سنج ها را مورد بررسی قرار دادیم و پس از آن در مورد نوع پرکاربردتر شتاب سنج ها که همان شتاب سنج خازنی mems است به توضیح و تفسیر بیشتری پرداختیم و انواع مختلف آن را که تقسیم می شود به تک محوره، دو محوره و سه محوره به طور کامل تشریح کردیم و در مرحله بعد کاربرد شتاب سنج در خودرو را مورد بررسی قرار دادیم و طبق شتاب لازمه برای تشخیص تصادف خودرو از جلو که بین 20g تا 100g حداقل و حداکثر رنج شتاب قابل سنس می باشد پل های مختلف شتاب سنج خازنی mems را توسط 3 نرم افزار قدرتمند ansys ، matlab ، coventor در رنج ذکر شده برای شتاب، شبیه سازی کرده و پارامترهای مربوطه، همچون ماکزیمم میزان خمش، تنش، کرنش مکانیکی، کرنش الاستیکی، ولتاژ تحریک، ولتاژ شکست، فرکانس تشدید، ضریب دمپینگ، نرخ دمپینگ، ضریب کیفیت و ظرفیت خازنی را بر حسب شتاب بدست آوردیم و در نهایت مقادیر مربوط به این پارامترها و همچنین نمودارهای مقایسه این پارامترها را برای پل های ارائه شده به طور کامل گزارش نمودیم. همان طور که قبلا هم ذکر شد یکی از پارامترهایی که می توانیم با کاهش آن ولتاژ تحریک را پایین بیاوریم ضریب فنر می باشد (ضریب فنر از ساختار 1 به7 کاهش میابد) بنابراین ما با طرح یک پل جدید توانستیم ضریب فنر را تا حد قابل قبول به طوری که شتاب سنج در رنج کاری خود دچار ناپایداری نشود و قابلیت اطمینان خوبی نیز داشته باشد پایین بیاوریم و بدین صورت به ولتاژ تحریکی کمتر از بقیه طرح های ارائه شده برسیم. همچنین طرح پیشنهادی از نرخ دمپینگ و ضریب کیفیت بهینه ای در مقایسه با دیگر پل ها برخوردار است به این صورت که هم دارای ضریب کیفیتی با مقدار بالا و مناسبی می باشد و می تواند باعث کاهش تلفات، نویز، توان مصرفی شود و هم با داشتن مقدار مناسب ضریب کیفیت دارای نرخ دمپینگی بالاتر از ساختارهای دیگر باشد که این مزیت باعث کاهش در زمان نشست پل می شود و پل پیشنهادی در مدت زمان کمتری می تواند به حالت سکون برسد و همچنین از سرعت بالایی نیز برخوردار است. مزیت دیگری که می توان برای این طرح برشمرد میزان حساسیت نسبت به شتاب این ساختار می باشد که در مقایسه با دیگر ساختارها از حساسیت بالاتری برخوردار است. مهمترین مزیتی که که طرح پیشنهادی را می تواند از بقیه طرح ها متمایز سازد ساختار فشرده و منحصر به فرد این طرح می باشد بدین ترتیب که این طرح توانسته با اشغال حجمی در حدود 1/3 نسبت به بقیه طرح های ارائه شده باعث کاهش در هزینه و بسته بندی آسان تر شود و همچنین به مزایای بسیاری دست پیدا کند البته معایبی هم این طرح قطعا دارد که مهمترین آن میزان تنش باقیمانده بیشتر این طرح نسبت به بقیه ساختارها می باشد که این ایراد را با ارائه طرح جدیدتری از پل پیشنهادی با دوار کردن نقاط اتصال توانستیم به حداقل ممکن برسانیم و بدین ترتیب مقدار آن را به بقیه طرح ها نزدیک کنیم.