طراحی، تحلیل و شبیه سازی میکروسنسور شیب خازنی

در این مقاله برای اندازه گیری زاویه حول محور افقی (x)، میکرو سنسور های شیب خازنی مبتنی بر تکنولوژی MEMS طراحی، تحلیل و شبیه سازی شده اند. ساختار هر میکرو سنسور استوانه ای شکل است که خازن های بین انگشتی با الکترودهایی از جنس مس، بر روی یکی از قاعده های آن قرار گرفته اند. الکترودهای خازن های بین انگشتی به صورت یک در میان به ولتاژ های زمین و ترمینال وصل می شوند.  نیمی از حجم استوانه با روغن سیلیکون و نیمه­ دیگر با هوا پر شده است. با چرخش استوانه حول محور افقی به دلیل ثابت ماندن سطح روغن درون محفظه به علت گرانش، سطح الکترودهایی که درون روغن قرار می گیرند تغییرکرده، در نتیجه مقدار خازن های ساختار و بدنبال آن، خروجی تغییر می یابد. از این تغییرات برای اندازه گیری زاویه استفاده می شود. با یک تحلیل دقیق، تاثیر تغییرات زاویه بر ظرفیت خازن های ساختار و خروجی، مورد بررسی قرار گرفته است، بعلاوه ساختارهای پیشنهادی با کمک نرم­افزارCOMSOL Multiphysics شبیه­سازی شده­اند که نتایج حاصل از شبیه­سازی و تحلیل موید یکدیگر می باشند. دو ساختار به ترتیب با حساسیت های fF/deg ۴۴ و  fF/deg۸۸ زاویه را در بازه ° ۹۰- تا °۹۰+ یا °۰ تا °۱۸۰ اندازه گیری می کنند..  

کلیدواژه ها:

Tilt capacitive micro-sensors ، interdigital capacitor ، measuring range ، sensitivity ، liquid dielectric ، میکرو سنسور خازنی شیب ، خازن های بین انگشتی ، رنج اندازه گیری ، حساسیت ، دی الکتریک مایع.