طراحی، تحلیل و شبیه‌سازی میکروسنسور شیب خازنی با رنج دینامیکی پیوسته

نویسندگان

1 برق، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 برق، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

doi
چکیده

در این مقاله یک میکروسنسور شیب خازنی جدید مبتنی بر مایعات، طراحی، تحلیل و شبیه‌سازی شده است. میکروسنسور طراحی شده، شیب را حول یک محور (X-axis) اندازه گیری می‌کند. ساختار اصلی این سنسور استوانه‌ای‌ شکل بوده و دارای سه خازن با صفحات موازی می باشد. صفحات خازن های ساختار بر روی قاعده‌های استوانه قرار دارند و فاصله‌ی بین آنها به نسبت مساوی، با روغن سیلیکون و هوا پر شده است. این خازن‌ها دارای یک صفحه مشترک هستند که بر روی یکی از قاعده های استوانه قرار دارد. صفحات دیگر و فواصل بین آنها، قطاع هایی 60 درجه از دایره اند که بصورت یک در میان درون یک دایره و بر روی قاعده دیگر قرار گرفته اند. خروجی این سنسور (out) بصورت تابعی از خازن‌های ساختار تعریف شده است. با چرخش استوانه حول محور X و بدلیل افقی ماندن سطح روغن درون محفظه، موقعیت صفحات نسبت به روغن، تغییر کرده و منجر به تغییر خازن‌های ساختار و در نتیجه تغییر out می‌شود. با یک تحلیل دقیق، تاثیر تغییرات زاویه بر خازن‌های ساختار و خروجی، بدست آمده و با استفاده از نرم افزار MATLAB، بر حسب زاویه ترسیم شدند. این ساختار با کمک نرم‌افزار Multiphysics COMSOL نیز شبیه‌سازی شده است، که نتایج حاصل از شبیه‌سازی و تحلیل مؤید یکدیگرمی باشند. میکروسنسور خازنی طرح شده شیب را در بازه‌ی (°0 تا °360) با حساسیت   8.011fF/deg اندازه گیری می کند.