Датчик для тестирования МЭМС датчиков. Отчет. Содержание с

• Название: Содержание с
• Анкор: Датчик для тестирования МЭМС датчиков
• Дата: 27.10.2019
• Размер: 1.54 Mb.
• Имя файла: Отчет.docx
• Тип: Реферат; #92109
• страница: 1 из 5

Содержание с.

Введение 3

1 Теоретическая часть 4

1.1 Микроэлектромеханические системы 4

1.2 Существующие решения на рынке МЭМС 6

1.3 Ударные стенды. Существующие решения 8

1.4 Предварительные математические расчеты. 11

1.4.1 Коэффициент восстановления при ударе 11

1.4.2 Среднее значение ускорения при ударе 14

2 Практическая часть 16

2.1 Проектирование установки 16

2.2 Зависимость между временем касания и корнем высоты падения 18

2.3 Измерение коэффициента восстановления 21

2.4 Расчет средней перегрузки при высоте падения три метра 22

Заключение 23

Список литературы 24

Введение

В настоящее время кремниевая электроника приближается к физическим ограничениям миниатюризации, и дальнейшие интеграционные процессы могут быть обеспечены только новыми подходами к изготовлению электронных устройств. Среди таких подходов можно отметить интенсивно развивающиеся системы, состоящие из электрических и ряда других модулей (механических, оптических, электрохимических), изготовленные в едином устройстве. В таких системах электрическая составляющая систем позволяет сопрягать неэлектрические модули, несущие основную функциональную нагрузку, с традиционными электронными интерфейсами. Такого рода устройства получили название микроэлектромеханических систем.

Цель: спроектировать ударный стенд для проверки на максимальные перегрузки микроэлектромеханических систем.

Задачи:

а) Изучить, что такое МЭМС и характеристики МЭМС;

б) Рассмотреть существующие решения на рынке ударных стендов;

в) Спроектировать ударный стенд;

г) Рассчитать максимальную перегрузку, которую способен выдать спроектированный ударный стенд.

Актуальность:

Данные системы распространены повсеместно, начиная от телефонов, «умных часов» и личного транспорта, заканчивая военными разработками. Однако при всех своих плюсах, МЭМС, как и любые другие системы, подвержены риску выйти из строя в результате серьезного механического воздействия. Такие максимальные перегрузки необходимо учитывать при проектировании микроэлектромеханических систем, для этого и создаются ударные стенды.

1 Теоретическая часть

1.1 Микроэлектромеханические системы

Микроэлектромеханические системы или сокращенно МЭМС - это множество микроустройств самых разнообразных конструкций и назначения, производимых сходными методами с использованием модифицированных групповых технологических приемов микроэлектроники. Объединяет их два признака. Первый – это размер, второй – наличие движущихся частей и предназначение к механическим действиям. [1]

Это могут быть:

а) миниатюрные детали;

1) гидравлические и пневмо клапаны;

2) сопла принтера;

3) пружины для подвески головки винчестера;

б) микроинструменты;

1) скальпели;

2) пинцеты;

в) микромашины;

1) моторы (Рисунок 1.2);

2) насосы;

3) турбины;

г) микророботы;

д) микродатчики и исполнительные устройства (Рисунок 1.1). [2]



Рисунок 1.1 – Трехосевой МЭМС-акселерометр, снятый на электронный микроскоп



Рисунок 1.2 – Электростатический микродвигатель [1]

Микротехнологии развиваются на основе научно-технологического задела микроэлектроники. Вместе с тем, микроэлектромеханические системы призваны активно взаимодействовать с окружающей средой. Кроме того, конструкции систем обладают выраженной трехмерностью. От классических механических систем их отличает размер – материалы в таком масштабе ведут себя несколько иначе, чем в объемном виде, хотя микросистемы еще подчиняются законам классической физики, в отличие от наносистем. Тем не менее классическая физика предсказывает для микроустройств особенные свойства. Все это требует ряда совершенно новых подходов к проектированию, изготовлению и материалам МЭМС. Новые задачи в проектировании связаны с необходимостью расчета и моделирования не только задач схемотехники и логики, но и совокупности проблем механики твердого тела, термоупругости, газо- и гидродинамики - порознь или одновременно появляющихся в изделии. Что касается материалов, то несмотря на то, что монокристаллический кремний - традиционный материал микроэлектроники - имеет ряд уникальных свойств, необходимы другие материалы с новыми сочетаниями электро-физико-механических свойств. Новые задачи технологии связаны с наиболее характерными отличиями микросистем от изделий микроэлектроники: если последние по существу двумерны и механически статичны, то микросистемы - это реальные трехмерные структуры, элементы которых должны иметь возможность относительного механического перемещения. Эти новые свойства требуют развития новых технологических операций для 3D формообразования. [2]