پروپوزال کامل طراحی و شبیه سازی ساختار ژیروسکوپ میکروالکترومیکانیکی MEMS فرمت word- pdf از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله و سمینار و … خود استفاده بنمایید. این مطلب بر اساس سیستم پایان نامه نویسی طراحی شده و رفرنس های بروز و معتبر بسیاری دارد.
مسأله تحقیق
به صورت کلی یک ژیروسکوپ میکروماشینی شامل یک جرم،فنرهای الاستیک والمانهای دمپینگ می باشد جرم دربالای سطح به وسیله فنرهای انعطاف پذیر معلق نگه داشته می شودو دریک جهت به نام جهت درایویاتحریک درفرکانس رزونانسش به نوسان درمی آیدیامی چرخدو موقعی که ژیروسکوپ در معرض یک چرخش زاویه ای قرار می گیرد یک نیرویی متناسب بااین چرخش درجهت عمودبرجهت تحریک به جرم واردمی شود وباعث نوسان درآن جهت درفرکانس تحریک می گردد، که این نیروکریولیس و این جهت سنس نامیده می شود.درجهت سنس میزان انحراف جرم ازجهت اصلی آن با روشهای خازنی یا پیزورزیستیویاپیزوالکتریک اندازه گیری می شود و هر چه دقت اندازهگیری بالاتر باشد و از طرفی اندازه سیستم کوچکتر و همچنین قسمت سنسینگ از قسمت درایو مجزا باشد سیستم بهینه تر میباشد و هدف در این تحقیق طراحی ژیروسکوپی با این قابلیت ها میباشد.شبیه ساز ژیروسکوپ MEMS
در تمام مسایل حرکتی اطلاع از موقعیت و زاویه جسم و سرعت زوایه ای امری ضروری است، چرا که بدون اطلاع از وضعیت جسم کنترل آن به سمت هدف غیر ممکن بوده وامری محال به نظرمی رسد.ژیروسکوپها سنسورهایی می باشند که ما از آنها جهت به دست آوردن سرعت زاویه ای و موقعیت زاویه ای استفاده می کنیم ،با پردازش این اطلاعات می توان موقعیت کلی جسم را نیز براساس محاسبات به دست آورد.ژیروسکوپهای میکروماشینی توانایی انجام این کاربادقت بالارادارنددرعین حال که اندازه و وزن کوچکی نسبت به روشهای ژیروسکوپی قدیمی دارندونسبتاارزان می باشند.بدین جهت امروزه توجه بسیاری رابه خودجلب کرده اندوتحقیقات گسترده ای روی این نوع ژیروسکوپی انجام می شود.شبیه ساز ژیروسکوپ MEMS
بیان مختصر پیشینه تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور
اولین ژیروسکوپ تک کریستال سیلیکونی میکروماشینی توسط لابراتوار دراپر در 1991 ساخته شده است وتاکنون انواع مختلف ژیروسکوپهای surfaceمیکروماشینی وbulkمیکروماشینی وترکیبی از هر دوی اینها توسط سازندگان مختلف ساخته شده است.در طراحی این ژیروسکوپها باید فرکانسهای سنس وتحریک با هم برابر باشند چون باعث می شود پاسخ سیستم خیلی حساس به تغییر در پارامترهای سیستم به علت عیوب ساخت ونوسان درشرایط کاری شود.تحقیقات وسیعی روی طراحی سیستمهای رزوناتورومعلق متقارن انجام شده تا باعث ایجادمدمچینگ شده ووابستگی دمایی رامینیمم کندولی از آنجایی که متقارن بودن باعث کوپلینگ میکانیکی بین مدهای سنس و درایو می شودوناپایداری به وجود می آوردو اندازه گیری باخطاانجام می شودپس بایدبه طریقی این دو مد را از هم مجزا کنیم در عین حال که تقارن سیستم حفظ شود،که تاکنون طرحهای متنوعی برای رفع این مشکل ها ارائه شده است *لابراتوار دراپر در 1993 یک ژیروسکوپ Tuning Fork سیلیکونی که روی شیشه ساخته شده بود را ارائه داد، ژیروسکوپ طراحی شده در این مقاله دوران را با دقت خوبی اندازه میگیرد ولی مشکل کوپلینگ مکانیکی را دارا است. مثالی از ژیروسکوپ Tunin Fork با پیکر بندی معلق را نشان میدهد (Lawrence, 1998) ، در این دیوایس سعی در برطرف کردن کوپلینگ مکانیکی و کاهش اندازه ژیرو و افزایش حساسیت در جهت سنس دارد که تا حدی مشکل کوپلینگ برطرف میشود ADXRS300*و150 در این ساختار با جدا کردن فرکانسهای سنس و درایو با استفاده از فنرهای سنسینگ و درایو مجزا،مشکل کوپلینگ رفع و از طرف دیگر فرکانسها نزدیک به هم در نظر گرفته میشود جهت افزایش سنسینگ.توسط شارما و همکارانش در 2004 طراحی شده است.
فرکانس مد تحریک این ساختار 17.298 کیلو هرتز و فرکانس مد حس آن 17.396 کیلو هرتز میباشد، که بسیار نزدیک به همدیگر می باشد و ژیرو دارای حساسیت بالا میباشد.
*توسط چیو chio در سال 2005 طراحی شده است در این مقاله از ساختار فنری متفاوت نسبت به ساختارهای قبلی استفاده میشود. درنمونه های دیگر توسط چی[2] وهمکارانش در سال 2009 طراحی و ساخته شده است. فرکانسهای تشدید تحریک و حس این ژیرو به ترتیب 3106و3175 هرتز میباشد،ژیرو دارای حساسیت بالا و دمپینگ هوایی کمی است.
در این تحقیق هدف طراحی ژیروسکوپ میکروماشینی با کمترین کوپلینگ مکانیکی بین مدهای سنس و درایو و بالا بردن دقت اندازهگیری با استفاده از افزایش پهنای باند سیستم طراحی شده میباشد.
اهداف مشخص
1) مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نرم افزاری و نتایج بدست آمده از دیگر ژیروسکوپهای طراحی شده و ارائه شده در مقالات و بررسی میزان دقت و اندازه دوران اندازهگیری شده.
2) استفاده ار نرم افزار المان محدود جهت انجام آنالیزهای مختلف موثر در عملکرد ژیروسکوپ
3) بررسی چگونگی قرار گرفتن فنرها و به طور کلی اندازه و شکل ژیرو در اندازه و شیفت فرکانس کاری.
سؤالات:
فرکانسهای سنس و درایو چه میزان در نظرگرفته شوند؟
میزان انطباق فرکانسهای سنس و درایوبه چه اندازه باشد؟.
میزان دوران اعمالی به سیستم چقدر باشد؟.
دقت اندازه گیری دوران اعمالی به چه میزانی است؟.
فرضیه ها ی مورد بررسی :1- در نظر گرفتن دمپینگ هوایی به عنوان تنها دمپینگ موثر در عملکرد سیستم.2-اعمال نیروی سینوسی به عنوان نیروی درایو.3- تقریبا یکسان دانستن فرکانسهای سنس و درایو.
تعریف واژهها و اصطلاحات فنی
MEMS,Gyro MEMS,Modal analysis,Harmonic analysis,transient analysis,angulare velocity
نکات مد نظر
-
طراحی یک ژیروسکوپ در یک شکل و اندازه مطلوب که فرکانسها و تفکیک فرکانسی مد نظر ما را داشته باشد
-
انجام آنالیز مودال جهت بدست آوردن فرکانسهای مطلوب.
3) انجام آنالیز هارمونیکی جهت مشاهده پاسخ فرکانسی سیستم.
4) اعمال نیرو در جهت درایو و اعمال دوران در جهت z.
5) انجام آنالیزگذرا جهت مشاهده پاسخ سیستم به دوران اعمالی.
6) مقایسه نتایج با نتایج طراحیهای دیگر.
متغیرهای مورد بررسی
اندازه گیری فرکانسهای سنس و درایو و آنالیزهای مودال و هارمونیک جهت تعیین این فرکانسها با استفاده از نرمافزار المان محدود comsol و اعمال نیروی درایو با استفاده از نیروی تعریف شده در نرم افزار مطلب و در نهایت آنالیز گذرا زمانی جهت اندازهگیری جابه جایی متناسب با دوران اعمالی به سیستم. برای تحقیق در این زمینه از مقالات و پایان نامههای معتبر موجود در این زمینه استفاده میشود که یک سری از مقالات استفاده شده به شرح زیر می باشد . برای تحلیل معادلات حاکم در این سیستم از نرم افزار المان محدود comsol استفاده میشود. به این صورت که ساختار ژیروسکوپ طراحی شده و معادلات دمپینگ و همچنین نیروی اعمالی در جهت درایو را مشخص کرده و توسط نرم افزار معادلات حل میشود و خروجی بعد ازاعمال دوران مشخص میشود در این راستا آنالیزهای هارمونیک و مودال و گذرا……….
متن ارایه شده در بالا به صورت خلاصه بوده و برای آشنایی شما میباشد. امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت مطلب به صورت کامل WORD + PDF به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید.این مطلب بر اساس سیستم پایان نامه نویسی طراحی شده و رفرنس های بروز و معتبر بسیاری دارد.
برای دریافت pdf+word کامل این مطلب بر روی کلیدزیر،کلیک نمایید .
قیمت: 8000تومان
