Publicação
Mecanismo de compensação de temperatura para sensores MEMS baseados na tensão de pull-in
| Resumo: | Atualmente, encontramos dispositivos baseados em MEMS (Microelectromechanical Systems) numa variedade grande de aplicações. Estes estão presentes em telemóveis, impressoras a jato de tinta, airbags automóveis ou mesmo sensores biomédicos. Apesar disto, existem ainda aplicações mais sensíveis, tal como a medição de microgravidade espacial, onde este tipo de sensores ainda não atingiu as especificações desejadas. Assim, surgiu a oportunidade de criar um micro-inclinómetro de alta resolução e compensado termicamente, baseado nesta tecnologia. Esta dissertação propõe a utilização da tensão de pull-in como medição da inclinação a que a estrutura MEMS está sujeita. Este método, apesar de promissor, encontra-se limitado, tal como todos os dispositivos MEMS, pela dependência térmica da tensão de pull-in. Porém, foi implementado um mecanismo, baseado em elétrodos em forma de pente, capaz da obtenção da tensão de pull-in nominal para diferentes temperaturas e inclinações. Assim, foi proposto um mecanismo de compensação de temperatura capaz de minimizar os desvios térmicos causados na tensão de pull-in. Do trabalho desenvolvido resultou um micro-inclinómetro MEMS com uma resolução de 0,0013° (0,00325% da full scale), uma gama dinâmica de ±20° e uma não linearidade de 0,87%. Obteve-se também um coeficiente térmico não compensado de -303μV/°C (0,0068°/°C). Os resultados obtidos validam o método proposto, alcançando características semelhantes ou superiores aos dispositivos existentes (protótipos ou comerciais). |
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| Autores principais: | Lima, Vasco António Lourenço |
| Assunto: | Micro-inclinómetro Pull-in MEMS Compensação de temperatura Micro-inclinometer Temperature compensation |
| Ano: | 2013 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Atualmente, encontramos dispositivos baseados em MEMS (Microelectromechanical Systems) numa variedade grande de aplicações. Estes estão presentes em telemóveis, impressoras a jato de tinta, airbags automóveis ou mesmo sensores biomédicos. Apesar disto, existem ainda aplicações mais sensíveis, tal como a medição de microgravidade espacial, onde este tipo de sensores ainda não atingiu as especificações desejadas. Assim, surgiu a oportunidade de criar um micro-inclinómetro de alta resolução e compensado termicamente, baseado nesta tecnologia. Esta dissertação propõe a utilização da tensão de pull-in como medição da inclinação a que a estrutura MEMS está sujeita. Este método, apesar de promissor, encontra-se limitado, tal como todos os dispositivos MEMS, pela dependência térmica da tensão de pull-in. Porém, foi implementado um mecanismo, baseado em elétrodos em forma de pente, capaz da obtenção da tensão de pull-in nominal para diferentes temperaturas e inclinações. Assim, foi proposto um mecanismo de compensação de temperatura capaz de minimizar os desvios térmicos causados na tensão de pull-in. Do trabalho desenvolvido resultou um micro-inclinómetro MEMS com uma resolução de 0,0013° (0,00325% da full scale), uma gama dinâmica de ±20° e uma não linearidade de 0,87%. Obteve-se também um coeficiente térmico não compensado de -303μV/°C (0,0068°/°C). Os resultados obtidos validam o método proposto, alcançando características semelhantes ou superiores aos dispositivos existentes (protótipos ou comerciais). |
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