سوئيچ شتاب قابل تنظيم با استفاده از دو نوع تحريك بر اساس تكنولوژي ممز

MEMS Based Tunable Acceleration Switch Using Two Type Actuators

در اين مقاله طراحي و شبيه‌سازي ساختار جديدي از سوئيچ ميكرو ماشيني عمل‌كننده با شتاب، با قابليت تنظيم براي شتاب موردنظر ارائه شده است. با استفاده از سوئيچ پيشنهادي امكان سنجش شتابدر محدوده بين ميلي جي (g) الي نود جي ميسر گرديده است. جهت تنظيم شتاب موردنظر در بازه ذكر شده از دو تحريك الكترواستاتيك شانه‌اي و پيزوالكتريك استفاده شده است. از تحريك الكترواستاتيك شانه‌اي، به علت رنج خطي بالاي آن و تحريك پيزوالكتريك به علت دقت بالاي تنظيم سوئيچ در شتاب‌هاي خيلي كم و عدم وجود پديده پايين كش (pull in) بهره برده شده است. در ساختار پيشنهادي جهت جلوگيري از پديده پايين كش از متوقف كننده در تحريك الكترواستاتيك استفاده شده است. در بخش تحريك پيزوالكتريك معادلات حاكم بر جابجايي ناشي از تحريك پيزوالكتريك استخراج شده است. بر اساس طراحي انجام‌گرفته رزولوشن ساختار حدود 15/0 جي است. ولتاژ آستانه پايين كش براي تحريك الكترواستاتيك شانه‌اي 50 ولت و حداكثر ولتاژ تنظيم تحريك پيزوالكتريك 85 ولت است. ساختار پيشنهادي بر اساس محاسبات انجام‌گرفته در نرم‌افزار اينتليسويت (intellisuite) شبيه‌سازي شده و نمودارهاي حاصل از شبيه‌سازي جهت صحت سنجي با نمودارهاي حاصل از متلب مقايسه شده است.

In this paper design and simulation of a new tunable acceleration MEMS switch is proposed. Using the proposed switch, it is possible to measure the accelerations in the range between milli-g and 90g. To tune the desired acceleration switching, two actuators are used. These actuators are electrostatic comb drive and piezoelectric actuator. The electrostatic comb drive actuator operates in high linear range and the piezoelectric actuator can measure very low accelerations without pull in phenomenon. In the structure, the stopper is used to avoid pull in phenomenon due to the electrostatic actuation. In the piezoelectric actuator section, the governing equations for the deflection due to piezoelectric actuation is extracted. Based on design, the resolution is about 0.15g. The pull in voltage of electrostatic comb drive actuator is 50 volt and maximum voltage tuning of piezoelectric actuator is 85 volt. To verify, the proposed structure is first calculated using matlab software and then simulated using intellisuite software.