دانلود پروژه سنسور (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 56

پهنای باند، سطح نویز، حساسیت محوری، drift، خطی بودن، محدوده دینامیک، قابلیت ابقا شوک و مصرف توان می باشد. فرکانس رزونانس نیز مهم است زیرا محدوده مفید فرکانس بالای سنسور معمولاً کسری از فرکانس رزونانس است، در حالی که حساسیت و جابجایی به ازای هر g شتاب را تعیین می کند.

به طوری که :

dg : جابجایی به ازای هر g

M و Ksp: جرم و ثابت فنر قطعه

g : 9.8

Wo : فرکانس رزونانس زاویه ای

عموماً جابجایی عنصر حسگر بخش ضروری فرآیند حس کردن می باشد و dg بخش بهره حلقه باز سنسور است، بنابراین منجر به رابطه شدیداً معکوس بین حساسیت و پهنای باند برای هر کلاسی از سنسورها می شود.

نویز در شتاب سنج ها مشکلاتی بوجود می آورد. برای خود سنسور، برای خروجی الکترونیکی اش، برای damping مکانیکی و همه مقاومت های الکتریکی، سنسورهای MEMS خیلی کوچک هستند بنابراین نویز جانسون مقاومتهای مکانیکی باید در نظر گرفته شوند، در حالی که در سنسورهای بزرگتر این مشکل وجود ندارد.

تنها یک باکتری یا گرده خاک می تواند نیروی بزرگی را روی اجزا MEMS ایجاد کند. نیروی Brownian عبارتست از :

F B =

که باعث حرکت Brownian می شود ( X B ) :

= X B

در حالی که :

D = ضریب Damping جرم مرجع که به وسیله ثابت فنر تأمین می شود. پاسخ به شتابی که حرکت یکسانی را تولید می کند، X B :

Q

W0 =

g =

نویز شتابی معادل Brownian را می دهد.

g n,B

از معادله بالا می بینیم که یک جرم بزرگ و Q بزرگ (damping کم ) در به دست آوردن سطح نویز کم کمک می کند. برای دستیابی به جرم بزرگی در یک سنسور میکروماشین شده نوعاً به یک ویفری که یک جرم مرجع ضخیمی بیرون آن تراشیده شده است، نیاز است. برای نویز خیلی کم، ثابت damping باید وسیله معلق کردن جرم مرجع در یک خلا از فنرهای الاستیک خالص کاهش یابد. فیدبک از دور زدن در حوالی فرکانس رزونانس جلوگیری می کند.

میکرو سنسور شتاب

میکرو شتاب سنج ها یکی دیگر از ادوات مهم MEMS هستند. همه سنسورهای شتاب دارای یک جسم سنگین هستند که تقریباً معلق است و از یک یا چند طرف با میله هایی به یک قاب وصل شده است. تحت تأثیر شتاب، اینرسی جسم باعث می شود که نیرویی به آن وارد شود و کمی جابجا شود. شتاب با خواندن تنش وارده شده به میله ها که روی آنها piezo-resistor ها هستند، اندازه گیری می شود، اولین میکرو شتاب سنج ها 1970 ساخته شدند و از همان آغاز برای اندازه گیری استرس وارد شده به پایه های جسم معلق، از مقاومت پیزو استفاده شد. برای جلوگیری از انحراف بیش از حد جسم معلق می توان صفحات محفظه را با فاصله کمی از جسم ساخت یا این که جسم معلق را در محفظه ای پر از روغن قرار داد.

شکل 3 – 6

شتاب سنج ها دو دسته هستند. یک دسته حساسیت کمی دارند و شتاب های زیاد را اندازه می گیرند. از این شتاب سنج ها در سیتم ترمز ( Antilok Brake System )، سیستم تعلیق ( Automatic Balance Control ) و سیستم کیسه هوایی خودروها می توان استفاده کرد. نوع دیگر حساسیت زیادی دارند و می توان از آنها در ربات ها، سیستم هدایت اتومبیل و نیز ناوبری هواپیما و فضا پیما و زیر دریایی ها استفاده کرد. لازم به ذکر است که هر شتاب سنج، شتاب را فقط در یک جهت اندازه می گیرد و برای اندازه گیری شتاب در دستگاه مختصات سه بعدی باید از سه شتاب سنج عمود بر هم استفاده کرد.

علاوه بر شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ توده ای که در دهه 1980 به بازار آمدند ( از طرف IC Sensor, Lucas Nova Sensor )، شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ سطحی نیز اخیراً برای کاربرد سیستم کیسه هوایی خودروها وارده بازار شده اند. ( ADXL50 از Analog Devices، MMAS40G از Motorolla ) سیستم باز کردن کیسه هوایی، یکی از کاربردهای نسبتاً جدید میکرو شتاب سنج ها ست. در این سیستم ها هنگامی که خودرو، شتاب منفی زیادی پیدا می کند، به کیسه هوایی فرمان باز شدن داده می شود. سنسورهای بکار رفته در این سیستم ها باید دارای اندازه کوچک، کیفیت بالا و قیمیت کم باشند. قیمت هر یک از این سنسورها در سال 97 حدود 4 دلار بوده که در سال 2000 به 2 دلار رسید.

این نسل های جدید شتاب سنج ها برای کارایی بیشتر، شامل یک مدار مجتمع پیچیده نیز هستند. سنسورهای بر مبنای اینرسی شامل سنسورهای شتاب و ژیروسکوپ های ناوبری در سال 2000 بازاری حدود 7/2 میلیارد دلار داشتند.

3 – 2 – 1 – سنسور شتاب مبتنی بر مقاومت پیزو

طرز کار این سنسورها قبلاً توضیح داده شد و ساختار و روش ساخت آن نیز شبیه سنسورهای فشار مبتنی بر مقاومت پیزو است. طرح ساده یک نمونه آن که دارای 4 پایه است در شکل زیر دیده می شود.

شکل 3 – 7

3- 2 – 2 – سنسور شتاب خازنی

طرز کار و ساختار این سنسور ها شبیه فشار سنج های خازنی است. به این ترتیب که یکی از صفحات خازن در نقش جسم معلق است و در اثر شتاب، حرکت می کند. در شکل زیر، یک نمونه از این سنسورها دیده می شود که دارای توانایی تفکیک ( Resolution ) 1µg در فرکانس 1HZ است و برای ناوبری بکار می رود.

شکل 3- 8

موتورلا نیز یک سنسور شتاب خازنی ساخته است که محدوده عمل آن تا 50g و حساسیت آن 40mv/g در محدوده فرکانس 0.6Hz – 1KHz است. این شتاب سنج برای کاربرد در سیستم کیسه هوایی طراحی شده است.

این سنسورها با هر دو فرآیند میکروماشینینگ توده ای و سطحی قابل ساخت هستند. البته با فرآیند دوم اندازه آن کوچکتر می شود و مدار جانبی نیز به طور یکپارچه روی آن قابل ساخت است. در حالی که در میکرو شتاب سنج خازنی که با فرآیند میکروماشینینگ توده ای ساخته شده، مدار روی یک چیپ دیگر ساخته شده و با چیپ سنسور بسته در یک بسته ( Package ) قرار می گیرد.

دانلود پروژه روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی

مقدمه

به جرئت می توان گفت که طراحی منطق یک مدار الکترونیکی تنها قسمت کوچکی از کل کاری است که برای تولید صنعتی آن مدار صورت می گیرد .

نکاتی از قبیل در نظر گرقتن اثر قطعات بکار رفته در مدار ، طراحی محافظ 1 برای قسمت مختلف مدار ، بکار بردن روش هایی برای کم کردن اثر نویز در مدارها ، طراحی مدار چاپی با رعایت استاندارد لازم (برای کاهش تداخل الکترو مغناطیسی) انتخاب نوع آی سی های به کار رفته در مدار ، طراحی فیلتر برای قسمت های مختلف مدار ، وجز آن ، همه و همه از مسائلی هستند که در کارامد بودن مدار اثر سرنوشت سازی دارند . شاید به همین علت است که کمتر کسی پس از طراحی مدار روی کاغذ ، جرئت می کند اقدام به ساختن آن کند .

این مقاله به یکی از این مسائل یعنی کاهش اثر نویز در مدارهای الکترونیکی پرداخته است ، آن هم از دیدگاهی خاص یعنی عرضه روش های عملی برای این مقصود . برای بررسی دقیق تر ، گذراندن درس سازگاری الکترو مغناطیسی (EMC) توصیه می شود .

سیستم های الکترنیکی باید طوری طراحی و ساخته شوند که دو شرط زیر را داشته باشند .

1- خود منبع نویز نباشند . ( قسمت های دیجیتالی مدار ، فرستنده های رادیویی ، و کامپیوترها ، نمونه هایی از منابع نویز اند )

2- به نویز خارجی حساس نباشند .

به عبارت دیگر سیستم های الکترونیکی باید بتوانند در شرایط صنعتی به خوبی کار کنند و نویز سیتم های الکتریکی و الکترونیکی دیگر ( مانند لامپ های فلورسنت و نئون ، خطوط قدرت ، فرستنده ها ، وسایل الکترونیک دیجیتال و جز آن) روی آنها اثری نداشته باشد . از طرفی خود این سیستم ها باید طوری طراحی شوند که قسمتی از آنها روی قسمت های دیگر تداخل ایجاد نکند .

سازگاری الکترو مغناطیسی (EMC)

یک سیستم الکتریکی وقتی دارای سازگاری الکترو مغناطیسی است که بتواند در محیط الکترو مغناطیسی مورد نظر به خوبی کار کند و خود منبع نویز نباشد .

با توجه به اهمیت EMC ، استاندردهای متفاوتی را مراجع ذیصلاح برای دستگاه های الکترونیکی وضع کرده اند . برای مثال FCC 2 استانداردهایی را برای حداکثر تشعشع الکترو مغناطیسی وسایل الکترونیکی دارد و لازم است این استانداردها به دقت رعایت شوند و گرنه دستگاه های ساخته شده اجازه ندارند به بازار عرضه شوند . عوامل لازم برای تاثیر نویز عبارتند از : منبع نویز ، کانال کوپلاژ ، و گیرنده نویز .

نویز به روش های زیر به سیستم های الکترونیکی نفوذ می کند .

● کوپلاژ توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی ( و الکترو مغناطیسی ) مانند تشعشع الکترو مغناطیسی .

● کوپلاژ هدایتی مانند انتقال نویز از طریق خط تغذیه مشترک .

روش های مختلفی برای کاهش اثر نویز در مدارهای الکتریکی وجود دارد . در این مقاله تعدادی از این روش ها را به اجمال بررسی می کنیم و تحقیق بیشتر و دقیق تر را به خواننده وامی گذاریم .

1 زمین کردن صحیح

همانطور که می دانید کابل های استاندارد تغذیه سه سیم دارند : فاز ، نول ، و سیم زمین . سیم زمین معمولاً به (( چاه زمین )) ساختمان متصل می شود و در پتانسیل زمین قرار دارد . معمولاً بدنه دستگاه های الکتریکی به سیم متصل می شوند تا از حوادثی مانند برق گرفتگی جلوگیری شود .

برخی از نکات مهمی که در طراحی زمین سیستم های الکترونیکی وجود دارد در ادامه بیان می شود .

11 کاهش امپدانی مشترک

هنگام طراحی مدار ، می توان به دو صورت قسمت های مختلف را به زمین متصل کرد .

در نگاه اول ممکن است تفاوتی بین این دو روش مشاهده نشود اما از آنجایی که هادی های به کار رفته برای اتصال زمین ، هادی کامل نیستند ، امپدانسی بین هر قسمت مدار و زمین وجود دارد . می توان دید که در اتصال سری زمین ، یک امپدانس مشترک بین گروه های زمین مدار وجود دارد . بنابراین تغیرات سریع جریان تغذیه در مدارهای 1 و 2 باعث تغییر پتانسیل زمین مدار 3 می شود و بدین ترتیب می توانند در مدار 3 ایجاد تداخل کنند .

اما اگر قسمت های مختلف مدار را به صورت موازی زمین کنیم ، این مشکل برطرف می شود .

روش دیگر برای کاهش امپدانس مشترک استفاده از (( صفحه زمین )) است .

صفحه زمین یک لایه هادی با عرض زیاد است که امپدانس بسیار کمی دارد .

دانلود پروژه سنسور (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 56

پهنای باند، سطح نویز، حساسیت محوری، drift، خطی بودن، محدوده دینامیک، قابلیت ابقا شوک و مصرف توان می باشد. فرکانس رزونانس نیز مهم است زیرا محدوده مفید فرکانس بالای سنسور معمولاً کسری از فرکانس رزونانس است، در حالی که حساسیت و جابجایی به ازای هر g شتاب را تعیین می کند.

به طوری که :

dg : جابجایی به ازای هر g

M و Ksp: جرم و ثابت فنر قطعه

g : 9.8

Wo : فرکانس رزونانس زاویه ای

عموماً جابجایی عنصر حسگر بخش ضروری فرآیند حس کردن می باشد و dg بخش بهره حلقه باز سنسور است، بنابراین منجر به رابطه شدیداً معکوس بین حساسیت و پهنای باند برای هر کلاسی از سنسورها می شود.

نویز در شتاب سنج ها مشکلاتی بوجود می آورد. برای خود سنسور، برای خروجی الکترونیکی اش، برای damping مکانیکی و همه مقاومت های الکتریکی، سنسورهای MEMS خیلی کوچک هستند بنابراین نویز جانسون مقاومتهای مکانیکی باید در نظر گرفته شوند، در حالی که در سنسورهای بزرگتر این مشکل وجود ندارد.

تنها یک باکتری یا گرده خاک می تواند نیروی بزرگی را روی اجزا MEMS ایجاد کند. نیروی Brownian عبارتست از :

F B =

که باعث حرکت Brownian می شود ( X B ) :

= X B

در حالی که :

D = ضریب Damping جرم مرجع که به وسیله ثابت فنر تأمین می شود. پاسخ به شتابی که حرکت یکسانی را تولید می کند، X B :

Q

W0 =

g =

نویز شتابی معادل Brownian را می دهد.

g n,B

از معادله بالا می بینیم که یک جرم بزرگ و Q بزرگ (damping کم ) در به دست آوردن سطح نویز کم کمک می کند. برای دستیابی به جرم بزرگی در یک سنسور میکروماشین شده نوعاً به یک ویفری که یک جرم مرجع ضخیمی بیرون آن تراشیده شده است، نیاز است. برای نویز خیلی کم، ثابت damping باید وسیله معلق کردن جرم مرجع در یک خلا از فنرهای الاستیک خالص کاهش یابد. فیدبک از دور زدن در حوالی فرکانس رزونانس جلوگیری می کند.

میکرو سنسور شتاب

میکرو شتاب سنج ها یکی دیگر از ادوات مهم MEMS هستند. همه سنسورهای شتاب دارای یک جسم سنگین هستند که تقریباً معلق است و از یک یا چند طرف با میله هایی به یک قاب وصل شده است. تحت تأثیر شتاب، اینرسی جسم باعث می شود که نیرویی به آن وارد شود و کمی جابجا شود. شتاب با خواندن تنش وارده شده به میله ها که روی آنها piezo-resistor ها هستند، اندازه گیری می شود، اولین میکرو شتاب سنج ها 1970 ساخته شدند و از همان آغاز برای اندازه گیری استرس وارد شده به پایه های جسم معلق، از مقاومت پیزو استفاده شد. برای جلوگیری از انحراف بیش از حد جسم معلق می توان صفحات محفظه را با فاصله کمی از جسم ساخت یا این که جسم معلق را در محفظه ای پر از روغن قرار داد.

شکل 3 – 6

شتاب سنج ها دو دسته هستند. یک دسته حساسیت کمی دارند و شتاب های زیاد را اندازه می گیرند. از این شتاب سنج ها در سیتم ترمز ( Antilok Brake System )، سیستم تعلیق ( Automatic Balance Control ) و سیستم کیسه هوایی خودروها می توان استفاده کرد. نوع دیگر حساسیت زیادی دارند و می توان از آنها در ربات ها، سیستم هدایت اتومبیل و نیز ناوبری هواپیما و فضا پیما و زیر دریایی ها استفاده کرد. لازم به ذکر است که هر شتاب سنج، شتاب را فقط در یک جهت اندازه می گیرد و برای اندازه گیری شتاب در دستگاه مختصات سه بعدی باید از سه شتاب سنج عمود بر هم استفاده کرد.

علاوه بر شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ توده ای که در دهه 1980 به بازار آمدند ( از طرف IC Sensor, Lucas Nova Sensor )، شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ سطحی نیز اخیراً برای کاربرد سیستم کیسه هوایی خودروها وارده بازار شده اند. ( ADXL50 از Analog Devices، MMAS40G از Motorolla ) سیستم باز کردن کیسه هوایی، یکی از کاربردهای نسبتاً جدید میکرو شتاب سنج ها ست. در این سیستم ها هنگامی که خودرو، شتاب منفی زیادی پیدا می کند، به کیسه هوایی فرمان باز شدن داده می شود. سنسورهای بکار رفته در این سیستم ها باید دارای اندازه کوچک، کیفیت بالا و قیمیت کم باشند. قیمت هر یک از این سنسورها در سال 97 حدود 4 دلار بوده که در سال 2000 به 2 دلار رسید.

این نسل های جدید شتاب سنج ها برای کارایی بیشتر، شامل یک مدار مجتمع پیچیده نیز هستند. سنسورهای بر مبنای اینرسی شامل سنسورهای شتاب و ژیروسکوپ های ناوبری در سال 2000 بازاری حدود 7/2 میلیارد دلار داشتند.

3 – 2 – 1 – سنسور شتاب مبتنی بر مقاومت پیزو

طرز کار این سنسورها قبلاً توضیح داده شد و ساختار و روش ساخت آن نیز شبیه سنسورهای فشار مبتنی بر مقاومت پیزو است. طرح ساده یک نمونه آن که دارای 4 پایه است در شکل زیر دیده می شود.

شکل 3 – 7

3- 2 – 2 – سنسور شتاب خازنی

طرز کار و ساختار این سنسور ها شبیه فشار سنج های خازنی است. به این ترتیب که یکی از صفحات خازن در نقش جسم معلق است و در اثر شتاب، حرکت می کند. در شکل زیر، یک نمونه از این سنسورها دیده می شود که دارای توانایی تفکیک ( Resolution ) 1µg در فرکانس 1HZ است و برای ناوبری بکار می رود.

شکل 3- 8

موتورلا نیز یک سنسور شتاب خازنی ساخته است که محدوده عمل آن تا 50g و حساسیت آن 40mv/g در محدوده فرکانس 0.6Hz – 1KHz است. این شتاب سنج برای کاربرد در سیستم کیسه هوایی طراحی شده است.

این سنسورها با هر دو فرآیند میکروماشینینگ توده ای و سطحی قابل ساخت هستند. البته با فرآیند دوم اندازه آن کوچکتر می شود و مدار جانبی نیز به طور یکپارچه روی آن قابل ساخت است. در حالی که در میکرو شتاب سنج خازنی که با فرآیند میکروماشینینگ توده ای ساخته شده، مدار روی یک چیپ دیگر ساخته شده و با چیپ سنسور بسته در یک بسته ( Package ) قرار می گیرد.

دانلود پروژه روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی

مقدمه

به جرئت می توان گفت که طراحی منطق یک مدار الکترونیکی تنها قسمت کوچکی از کل کاری است که برای تولید صنعتی آن مدار صورت می گیرد .

نکاتی از قبیل در نظر گرقتن اثر قطعات بکار رفته در مدار ، طراحی محافظ 1 برای قسمت مختلف مدار ، بکار بردن روش هایی برای کم کردن اثر نویز در مدارها ، طراحی مدار چاپی با رعایت استاندارد لازم (برای کاهش تداخل الکترو مغناطیسی) انتخاب نوع آی سی های به کار رفته در مدار ، طراحی فیلتر برای قسمت های مختلف مدار ، وجز آن ، همه و همه از مسائلی هستند که در کارامد بودن مدار اثر سرنوشت سازی دارند . شاید به همین علت است که کمتر کسی پس از طراحی مدار روی کاغذ ، جرئت می کند اقدام به ساختن آن کند .

این مقاله به یکی از این مسائل یعنی کاهش اثر نویز در مدارهای الکترونیکی پرداخته است ، آن هم از دیدگاهی خاص یعنی عرضه روش های عملی برای این مقصود . برای بررسی دقیق تر ، گذراندن درس سازگاری الکترو مغناطیسی (EMC) توصیه می شود .

سیستم های الکترنیکی باید طوری طراحی و ساخته شوند که دو شرط زیر را داشته باشند .

1- خود منبع نویز نباشند . ( قسمت های دیجیتالی مدار ، فرستنده های رادیویی ، و کامپیوترها ، نمونه هایی از منابع نویز اند )

2- به نویز خارجی حساس نباشند .

به عبارت دیگر سیستم های الکترونیکی باید بتوانند در شرایط صنعتی به خوبی کار کنند و نویز سیتم های الکتریکی و الکترونیکی دیگر ( مانند لامپ های فلورسنت و نئون ، خطوط قدرت ، فرستنده ها ، وسایل الکترونیک دیجیتال و جز آن) روی آنها اثری نداشته باشد . از طرفی خود این سیستم ها باید طوری طراحی شوند که قسمتی از آنها روی قسمت های دیگر تداخل ایجاد نکند .

سازگاری الکترو مغناطیسی (EMC)

یک سیستم الکتریکی وقتی دارای سازگاری الکترو مغناطیسی است که بتواند در محیط الکترو مغناطیسی مورد نظر به خوبی کار کند و خود منبع نویز نباشد .

با توجه به اهمیت EMC ، استاندردهای متفاوتی را مراجع ذیصلاح برای دستگاه های الکترونیکی وضع کرده اند . برای مثال FCC 2 استانداردهایی را برای حداکثر تشعشع الکترو مغناطیسی وسایل الکترونیکی دارد و لازم است این استانداردها به دقت رعایت شوند و گرنه دستگاه های ساخته شده اجازه ندارند به بازار عرضه شوند . عوامل لازم برای تاثیر نویز عبارتند از : منبع نویز ، کانال کوپلاژ ، و گیرنده نویز .

نویز به روش های زیر به سیستم های الکترونیکی نفوذ می کند .

● کوپلاژ توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی ( و الکترو مغناطیسی ) مانند تشعشع الکترو مغناطیسی .

● کوپلاژ هدایتی مانند انتقال نویز از طریق خط تغذیه مشترک .

روش های مختلفی برای کاهش اثر نویز در مدارهای الکتریکی وجود دارد . در این مقاله تعدادی از این روش ها را به اجمال بررسی می کنیم و تحقیق بیشتر و دقیق تر را به خواننده وامی گذاریم .

1 زمین کردن صحیح

همانطور که می دانید کابل های استاندارد تغذیه سه سیم دارند : فاز ، نول ، و سیم زمین . سیم زمین معمولاً به (( چاه زمین )) ساختمان متصل می شود و در پتانسیل زمین قرار دارد . معمولاً بدنه دستگاه های الکتریکی به سیم متصل می شوند تا از حوادثی مانند برق گرفتگی جلوگیری شود .

برخی از نکات مهمی که در طراحی زمین سیستم های الکترونیکی وجود دارد در ادامه بیان می شود .

11 کاهش امپدانی مشترک

هنگام طراحی مدار ، می توان به دو صورت قسمت های مختلف را به زمین متصل کرد .

در نگاه اول ممکن است تفاوتی بین این دو روش مشاهده نشود اما از آنجایی که هادی های به کار رفته برای اتصال زمین ، هادی کامل نیستند ، امپدانسی بین هر قسمت مدار و زمین وجود دارد . می توان دید که در اتصال سری زمین ، یک امپدانس مشترک بین گروه های زمین مدار وجود دارد . بنابراین تغیرات سریع جریان تغذیه در مدارهای 1 و 2 باعث تغییر پتانسیل زمین مدار 3 می شود و بدین ترتیب می توانند در مدار 3 ایجاد تداخل کنند .

اما اگر قسمت های مختلف مدار را به صورت موازی زمین کنیم ، این مشکل برطرف می شود .

روش دیگر برای کاهش امپدانس مشترک استفاده از (( صفحه زمین )) است .

صفحه زمین یک لایه هادی با عرض زیاد است که امپدانس بسیار کمی دارد .

دانلود پروژه سنسور (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 56

پهنای باند، سطح نویز، حساسیت محوری، drift، خطی بودن، محدوده دینامیک، قابلیت ابقا شوک و مصرف توان می باشد. فرکانس رزونانس نیز مهم است زیرا محدوده مفید فرکانس بالای سنسور معمولاً کسری از فرکانس رزونانس است، در حالی که حساسیت و جابجایی به ازای هر g شتاب را تعیین می کند.

به طوری که :

dg : جابجایی به ازای هر g

M و Ksp: جرم و ثابت فنر قطعه

g : 9.8

Wo : فرکانس رزونانس زاویه ای

عموماً جابجایی عنصر حسگر بخش ضروری فرآیند حس کردن می باشد و dg بخش بهره حلقه باز سنسور است، بنابراین منجر به رابطه شدیداً معکوس بین حساسیت و پهنای باند برای هر کلاسی از سنسورها می شود.

نویز در شتاب سنج ها مشکلاتی بوجود می آورد. برای خود سنسور، برای خروجی الکترونیکی اش، برای damping مکانیکی و همه مقاومت های الکتریکی، سنسورهای MEMS خیلی کوچک هستند بنابراین نویز جانسون مقاومتهای مکانیکی باید در نظر گرفته شوند، در حالی که در سنسورهای بزرگتر این مشکل وجود ندارد.

تنها یک باکتری یا گرده خاک می تواند نیروی بزرگی را روی اجزا MEMS ایجاد کند. نیروی Brownian عبارتست از :

F B =

که باعث حرکت Brownian می شود ( X B ) :

= X B

در حالی که :

D = ضریب Damping جرم مرجع که به وسیله ثابت فنر تأمین می شود. پاسخ به شتابی که حرکت یکسانی را تولید می کند، X B :

Q

W0 =

g =

نویز شتابی معادل Brownian را می دهد.

g n,B

از معادله بالا می بینیم که یک جرم بزرگ و Q بزرگ (damping کم ) در به دست آوردن سطح نویز کم کمک می کند. برای دستیابی به جرم بزرگی در یک سنسور میکروماشین شده نوعاً به یک ویفری که یک جرم مرجع ضخیمی بیرون آن تراشیده شده است، نیاز است. برای نویز خیلی کم، ثابت damping باید وسیله معلق کردن جرم مرجع در یک خلا از فنرهای الاستیک خالص کاهش یابد. فیدبک از دور زدن در حوالی فرکانس رزونانس جلوگیری می کند.

میکرو سنسور شتاب

میکرو شتاب سنج ها یکی دیگر از ادوات مهم MEMS هستند. همه سنسورهای شتاب دارای یک جسم سنگین هستند که تقریباً معلق است و از یک یا چند طرف با میله هایی به یک قاب وصل شده است. تحت تأثیر شتاب، اینرسی جسم باعث می شود که نیرویی به آن وارد شود و کمی جابجا شود. شتاب با خواندن تنش وارده شده به میله ها که روی آنها piezo-resistor ها هستند، اندازه گیری می شود، اولین میکرو شتاب سنج ها 1970 ساخته شدند و از همان آغاز برای اندازه گیری استرس وارد شده به پایه های جسم معلق، از مقاومت پیزو استفاده شد. برای جلوگیری از انحراف بیش از حد جسم معلق می توان صفحات محفظه را با فاصله کمی از جسم ساخت یا این که جسم معلق را در محفظه ای پر از روغن قرار داد.

شکل 3 – 6

شتاب سنج ها دو دسته هستند. یک دسته حساسیت کمی دارند و شتاب های زیاد را اندازه می گیرند. از این شتاب سنج ها در سیتم ترمز ( Antilok Brake System )، سیستم تعلیق ( Automatic Balance Control ) و سیستم کیسه هوایی خودروها می توان استفاده کرد. نوع دیگر حساسیت زیادی دارند و می توان از آنها در ربات ها، سیستم هدایت اتومبیل و نیز ناوبری هواپیما و فضا پیما و زیر دریایی ها استفاده کرد. لازم به ذکر است که هر شتاب سنج، شتاب را فقط در یک جهت اندازه می گیرد و برای اندازه گیری شتاب در دستگاه مختصات سه بعدی باید از سه شتاب سنج عمود بر هم استفاده کرد.

علاوه بر شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ توده ای که در دهه 1980 به بازار آمدند ( از طرف IC Sensor, Lucas Nova Sensor )، شتاب سنج های ساخته شده با میکروماشینینگ سطحی نیز اخیراً برای کاربرد سیستم کیسه هوایی خودروها وارده بازار شده اند. ( ADXL50 از Analog Devices، MMAS40G از Motorolla ) سیستم باز کردن کیسه هوایی، یکی از کاربردهای نسبتاً جدید میکرو شتاب سنج ها ست. در این سیستم ها هنگامی که خودرو، شتاب منفی زیادی پیدا می کند، به کیسه هوایی فرمان باز شدن داده می شود. سنسورهای بکار رفته در این سیستم ها باید دارای اندازه کوچک، کیفیت بالا و قیمیت کم باشند. قیمت هر یک از این سنسورها در سال 97 حدود 4 دلار بوده که در سال 2000 به 2 دلار رسید.

این نسل های جدید شتاب سنج ها برای کارایی بیشتر، شامل یک مدار مجتمع پیچیده نیز هستند. سنسورهای بر مبنای اینرسی شامل سنسورهای شتاب و ژیروسکوپ های ناوبری در سال 2000 بازاری حدود 7/2 میلیارد دلار داشتند.

3 – 2 – 1 – سنسور شتاب مبتنی بر مقاومت پیزو

طرز کار این سنسورها قبلاً توضیح داده شد و ساختار و روش ساخت آن نیز شبیه سنسورهای فشار مبتنی بر مقاومت پیزو است. طرح ساده یک نمونه آن که دارای 4 پایه است در شکل زیر دیده می شود.

شکل 3 – 7

3- 2 – 2 – سنسور شتاب خازنی

طرز کار و ساختار این سنسور ها شبیه فشار سنج های خازنی است. به این ترتیب که یکی از صفحات خازن در نقش جسم معلق است و در اثر شتاب، حرکت می کند. در شکل زیر، یک نمونه از این سنسورها دیده می شود که دارای توانایی تفکیک ( Resolution ) 1µg در فرکانس 1HZ است و برای ناوبری بکار می رود.

شکل 3- 8

موتورلا نیز یک سنسور شتاب خازنی ساخته است که محدوده عمل آن تا 50g و حساسیت آن 40mv/g در محدوده فرکانس 0.6Hz – 1KHz است. این شتاب سنج برای کاربرد در سیستم کیسه هوایی طراحی شده است.

این سنسورها با هر دو فرآیند میکروماشینینگ توده ای و سطحی قابل ساخت هستند. البته با فرآیند دوم اندازه آن کوچکتر می شود و مدار جانبی نیز به طور یکپارچه روی آن قابل ساخت است. در حالی که در میکرو شتاب سنج خازنی که با فرآیند میکروماشینینگ توده ای ساخته شده، مدار روی یک چیپ دیگر ساخته شده و با چیپ سنسور بسته در یک بسته ( Package ) قرار می گیرد.