7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 1/6

VII-Microsenzori

Microsenzori de presiune

Pentru sesizarea presiunii, microsensorii au la bază următoarele procese:- deformarea elastică a unei membrane sub acţiunea presiunii şi măsurarea tensiunilor in

membrană prin efect de piesorezistivitate;- modificarea capacităţii electrice prin deplasarea relativă a două suprafeţe;- efect piezoelectric.

Microsenzorul de presiune cu efect piezorezistiv este prezentat scematic !n fi". #a . $cematic,

tenolo"ia de fabricaţie este datăîn fi". #b.

 

a b%i". #

Membrana elastică este realizată din plăcuţăde siliciu & cu dimensiunile #'#'(,()( mm*  în care s-a

corodat forma de trunci de piramidă. Plăcuţa de siliciu este fi'ată pe un suport. Pe suprafaţa plăcuţei

din siliciu sunt implantate + microrezistenţe &) rezistenţe laterale lşi ) rezistenţe transversale t* ce

 oacărol de traductori piezorezistivi & fi".)*. raductorii piezorezistivi sunt aşezaţi la mar"inea zonei

corodate, unde tensiunile create de presiune sunt ma'ime.

%i". )

#

7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 2/6

VII-Microsenzori

Microsenzorul este introdus  într-o carcasămetalicăvidată, asa cum se poate vedea  în fi". ), unde este

 prezentat scematic senzorul de presiune realizat pentru automobile de firma /osc 0 1ermania.

%i". 2

Microsenzorii de presiune capacitivi au la bază modificarea distanţei &si implicit a capacităţii

electrice* dintre ) microelectrozi dintre care unul este fi' iar celălalt este montat pe o membrană

fle'ibilăce se deformează atunci când acţionează presiunea, fi". +.

%i". +

3n model performant de microsenzor capacitiv este prezentat în fi". 4 a, pentru presiuni de ( 0 5 bar

&realizat la University of Southampton Institute of Transducer Technology- Anglia) .

Microsenzorul cuprinde două plăcuţe din siliciu, una platăsi cea superioara ondulată prin procedeul de

corodare anisotropica. Intre cele două plăcuţe se poziţioneazăun strat de $i 6), strat a cărui "rosime

dicteazăspaţiul dintre cele duoă plăcuţe si, implicit, capacitatea electrică. 7imensiunile acestui

microsenzor sunt indicate  în fi". +-b , cu următoarele valori: 8t9)((µm, l9)((µm, d9#((µm,

94(µm, 8l95((µm, 8"9#((µm, 7l9#4((µm, 19)µm .

)

7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 3/6

VII-Microsenzori

a* b*

%i". 4

<ele două plăcute au forma patratăiar cele douăcanale sunt tot sub formăde pătrate concentrice, asa

cum se poate vedea  în fi". =.

%i". =

Microsenzori inerţiali

$unt destinaţi sesizării acceleraţiei in mişcare liniară după una sau mai multe direcţii & accelerometru* precum şi pentru sesizarea mişcării un"iulare după una sau mai multe a'e & "iroscop*.>u numeroase aplicaţii !n industria automobilului & airbe", suspensii active, controlul tracţiunii*, !nindustria militară şi aerospatială pentru "idarea inerţială, !n monitorizarea pacienţilor bolnavi dePar?inson, etc.

Microsenzorul de acceleraţie se bazează principial pe scema din fi". . 6 masăm este le"atăde

suport prin intermediul unui element elastic având constanta de elasticitate ? m şi prin intermediul unui

sistem de amortizare având constanta de amortizare bm.

2

7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 4/6

VII-Microsenzori

%i".

6rice modificare a vitezei sistemului, pe direcţia de oscilaţie a masei m va induce o for ţăde iner ţie

 F = m.a , for ţăcare va scoate din ecilibru masa m.

$esizarea forţei de inerţie poate fi făcută prin diverse procedee:♦ <apacitiv, prin modificarea unui interstitiu dintre masăşi un reper fi'.

♦ Piezoresistiv prin măsurarea tensiunilor din elementul elastic;

♦ Piezoelectric pe baza comprimării elementului elastic;

In fi". 5 sunt prezentate scematic metoda piezorezistivităţiişi metoda capacitivă.

%i". 5+

7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 5/6

VII-Microsenzori

Metoda piezorezistivităţii presupune utilizarea unor traductori piezorezistivi  în zona solicitatămecanic

a elementului elastic.

Metoda capacitivă presupune utilizarea a douăcapacităţi & <#şi <)  în fi". 5* astfel  încât mişcarea de

vibraţie a masei iner ţiale sămodifice diferenţial cele ) capacităţi, în timp ce distanţa d# dintre plăcile

condensatorului <# se micşorează, distanţa d) dintre plăcile condensatorului <) se măreşte ca  în fi". @.

%i". @

3n microsenzor de acceleraţie realizat de firma /osc 0 1ermaniaşi care utilizeazămetodacapacitivăeste prezentat  în fi". #(.

%i". #(

Masa seismicăcentralăeste rezematăla capete pe lamele elastice iar  în zona centralăse realizeazăcei

doi condensatori <#şi <). Intrea"a structur ăeste realizată prin tenolo"ia de prelucrare a plăcuţelor

de siliciu, cu depunerişi corodări adecvate formei finale impuse.

Pentru creşterea sensibilităţii se poate utiliza un număr sporit de condensatoare, realizate pe acelaşi

 principiu. 7e asemenea, asezarea condensatoarelor pe douădirecţii permite detectarea acceleraţiei pe

douădirecţii, aşa cum este prezentat microsenzorul de acceleraţie bidirecţional din fi". ##.

4

7/24/2019 Microsisteme Mecatronice Vii

http://slidepdf.com/reader/full/microsisteme-mecatronice-vii 6/6

VII-Microsenzori

%i". ##

=