0
02188409038 09224335490

ژیروسکوپ ارتعاشی خطی دو محوره چند درجه آزادی

شبیه سازی یک ژیروسکوپ دو محوره با استفاده از تکنولوژی میکروماشین کاری سطحی جهت اندازه­ گیری سرعت زاویه­ ای خودرو ارائه شده است، که در مقابل شوک و عیوب ناشی از فرآیندهای میکرو ساخت مقاوم است. ساختار پیشنهادی که در دسته­ ی ژیروسکوپ­های با درجه آزادی بالا قرار می­گیرد، از دو سیستم ۵ درجه آزادی که در فاز مخالف هم تحریک شده ­اند تشکیل شده است. تحریک به صورت الکترواستاتیک و توسط شانه­ های جانبی با ولتاژ ثابت ۵ ولت و ولتاژ متغیر ۵ ولت انجام می­پذیرد.

ژیروسکوپ‌های میکرو الکترومکانیکی، ازجمله حسگرهای اینرسی تولید شده توسط فرآیندهای میکرو ماشین‌کاری هستند که امروزه درکاربردهای گوناگونی از قبیل ناوبری، وسایل الکترونیکی، روباتیک و سیستم‌های پایدارسازی وسایل نقلیه به‌ منظور اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای بکار می‌روند. قابلیت تولید در ابعاد انبوه با قیمت تمام‌شده کم، اندازه کوچک، مصرف پایین انرژی و قابلیت کارکرد و ارتباط با مدارهای مجتمع (IC) روی یک تراشه سیلیکون مشترک، ازجمله ویژگی‌های بارز این حسگرهاست که آنها را به جایگزینی بالقوه برای ژیروسکوپ‌های پرهزینه ماکرو بدل می‌سازد. بااین‌حال، عیوب هندسی ناشی از فرآیندهای میکرو ساخت و همچنین عوامل محیطی مانند دما، عملکرد این حسگرها را در مود کارکرد حلقه باز متداول به‌شدت مختل می­نماید. در این پروژه طراحی و شبیه سازی یک ژیروسکوپ دو محوره با استفاده از تکنولوژی میکروماشین کاری سطحی جهت اندازه­گیری سرعت زاویه­ای خودرو ارائه شده است، که در مقابل شوک و عیوب ناشی از فرآیندهای میکرو ساخت مقاوم است. ساختار پیشنهادی که در دسته­ی ژیروسکوپ­های با درجه آزادی بالا قرار می­گیرد، از دو سیستم ۵ درجه آزادی که در فاز مخالف هم تحریک شده­اند تشکیل شده است. تحریک به صورت الکترواستاتیک و توسط شانه­های جانبی با ولتاژ ثابت ۵ ولت و ولتاژ متغیر ۵ ولت انجام می­پذیرد. ابعاد کلی ژیروسکوپ ۳٫۵ mm*1.2 mm می­باشد. فرکانس کاری ژیروسکوپ پیشنهادی ۶ GHz می­باشد و بیشترین جابجایی در راستای تحریک ۵ µm می­باشد. شبیه سازی المان محدود ژیروسکوپ طراحی شده از طریق فیزیکهای solid mechanics و Electromechanics (emi) و مطالعه های Eigen Frequency و Frequency Domain در نرم افزار COMSOL ورژن ۵٫۲ انجام شده است. متأسفانه به علت پیچیدگی های ژیروسکوپ طراحی شده ، عدم امکان استفاده از حالت تقارن در شبیه سازی و بالا رفتن تعداد المانهای حل و محدودیت سیستم مورد استفاده، اساساً امکان شبیه سازی یکپارچه ژیروسکوپ وجود ندارد. به همین علت شبیه سازی بخشهایی از مسئله که نرم افزار توانایی شبیه سازی آنرا داشت، به صورت بخشهای جداگانه بدون حفره های لایه برداری انجام شده است. لازم به ذکر است که با حذف حفره های لایه برداری، با کاهش ابعاد، جرمها را برابر با جرمهای ژیروسکوپ دارای حفره های لایه برداری قرار داده و ضرایب میرایی شکل واقعی از طریق محاسبه ضرایب رایلی در شبیه سازیها قرار داده شده است، که پاسخها به پاسخ واقعی نزدیک باشد.

نتایج نهایی با نتایج بدست آمده از نرم افزار متلب اعتبارسنجی شده است.

مهندس محمد محمودنژاد

کارشناس ارشد سیستمهای میکروالکترومکانیکی

مشاهده صفحه مدرس

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *