Kuvars İvmeölçer Kapalı Döngü Analog Okuma Devresi

Bu çalışmada taktik seviye kuvars ivmeölçerlerin hassas okuma devreleri için analog devre tasarımı yapılmıştır. Kuvars ivmeölçer yapısı alt birimlerine ayrılarak matematiksel olarak modellenmiştir. Hazırlanan modelleme üzerindeki parametre değişimlerinin sonuçlarını gözlemlemek üzere model MATLAB-SIMULINK ortamına aktarılmıştır. Literatürde önceden yapılan çalışmalar ışığında açık ve kapalı döngü devre modelleri üzerinde durulmuş ayrıca voltaj frekans dönüşümü ya da Σ-Δ dönüşümü gibi pek çok tasarım modeli üzerinde çalışılarak, ideal tasarım oluşturulmuştur. Oluşturulan simülasyonun gerçek koşullara uygun olması amacıyla bileşenlerin ve diğer gürültü oluşturabilecek kaynakların etkileri simülasyona yansıtılmıştır. Bu model kapsamında yapılan çalışmalarda optimal devre yapısına ulaşılmış ve bu devre prototipe aktarılıp gerçeklenmiştir. Hazırlanan modeller ışığında devre yapısının nihai hali ortaya çıkarılmış ve bu yapı önce şematiğe ardından baskı devre kartı üzerinde hayata geçirilmiştir. Gerçeklenen okuma devresi laboratuar ortamında çeşitli test düzeneklerinde denenmiş ve parametreleri çıkarılmıştır. Elde edilen parametreler ile simülasyon sonuçları karşılaştırılmış, üretim ve tasarım hedeflerinin uyumluluğu değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

İvmeölçer, Kapasitif Sensörler, PWM

PDF

___

Referans 1 N. Yazdi, H. Kulah, K. Najafi, J. F. Dawson, M. D. Ganley, A. C. Martin, S. J. Porter ve D. W. P. Thomas, " Precision readout circuits for capacitive microaccelerometers," IEEE Sensors, p. 28-31, October 2004.Referans 2 J.H. Lu, M. Inerowicz, S. Joo, J. K. Kwon, B. Jung " A Low-Power, Wide-Dynamic-Range Semi-Digital Universal Sensor Readout Circuit Using Pulsewidth Modulation" IEEE Sensors Journal Volume: 11 , Issue: 5 , May 2011 .Referans 3 O. Kaplan, " Kablosuz Güç Aktarımı İçin Karşılıklı Endüktans Hesaplama Aracının Geliştirilmesi", Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(1): 37-48, 2019 Referans 4 J.C Stiles, “Quartz Accelerometer”, U.S. Patent US3209601A Referans 5 Y. Liang, X. Liu, C. Weiping, Z. Zhou, « High resolution interface circuit for closed-loop accelerometer,» IEEE Journal of Semiconductors, 32(4), May 2011. Referans 6 İ. E. Ocak, H. Kulah, R. Kepenk, T. Akın, « A high performance ∑-Δ Readout circuitry for μg resolution microaccelerometers» IEEE Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 64(2), 137-145, August 2010Referans 7 Y. Terzioglu, S. E. Alper, K. Azgin, T. Akin, “A capacitive MEMS accelerometer readout with concurrent detection and feedback using discrete components”, IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, July 2014Referans 8 J. Soenab, A. Vodab, C. Condeminea, “Controller design for a closed-loop micromachined accelerometer”, Volume 15, Issue 1, (P)57-68, January 2007,Referans 9 C. M. Philip , "Practical Accelerometer Testing", Royal Aircraft Establishment, December 1998