کار کردن با ابزار های الکترونیک به معنی سر و کار داشتن با هر دو سیگنال آنالوگ و دیجیتال است، چرا که ورودی و خروجی آن ها به نوعی با دنیای طبیعی و آنالوگ در

تعامل بوده، اما اغلب ریزپردازنده ها، کامپیوتر ها و …دیجیتال هستند.

سیگنالهای آنالوگ:

این نوع سیگنال ها در طول زمان به صورت مرتب‌تغییرات پیوسته دارند و یا به عبارت دیگر یعنی هیچ گاه بصورت ناگهانی تغییر نخواهند کرد.

سیگنال های دیجیتال:

تمامی سیگنال های موجود در طبیعت، ذاتا آنالوگ بوده و سیگنال های دیجیتال طراحی و ساخت بشر می باشند و به طور جداگانه شخصیت مستقلی ندارند. این نوع سیگنال ها، گسسته در زمان بوده و مقادیر آن بصورت اعدادی فاصله دار از یکدیگر می باشد.

سنسور های آنالوگ و دیجیتال MEMS :

سنسورها در گذشته از نوع آنالوگ بودند، اما امروزه هر چه بیشتر از سنسور های دیجیتال استفاده می شود. سنسور های دیجیتال جایگزین مدرنی برای سنسور های آنالوگ هستند. حال این سوال مطرح است که چرا با وجودی که سنسور های آنالوگ به اطمینان و دقت بالا شناخته می شوند، روز به روز بر تعداد سنسور های دیجیتال معرفی شده در بازار افزوده می شود.

سنسور ها معمولا بخشی از یک زنجیره هستند. این زنجیره شامل خود سنسور، یک کابل و یک فرستنده است. در سیستم های آنالوگ سنتی سنسور مقادیر اندازه گیری‌شده را به سیگنال های آنالوگ تبدیل می کند. این سیگنال ها توسط کابل به فرستنده متصل شده اند و فرستنده آن ها را در فرمتی که قابل خواندن باشد ارسال می کند.

سنسور های دیجیتال نیز همچون سنسور های آنالوگ بخشی از زنجیره کابل، فرستنده و خود سنسور هستند. اما آنچه این سنسور ها را با سنسور های آنالوگ متفاوت می‌سازد وجود یک تراشه الکترونیکی است که مقادیر اندازه گیری شده را مستقیما به سیگنال های دیجیتال تبدیل می کند. انتقال داده ها توسط کابل نیز به صورت دیجیتال انجام می گیرد.

در واقع سنسور های دیجیتال دارای MEMS خروجی های دیجیتال می باشند و سنسور های آنالوگ MEMS خروجی آنالوگ دارند.

این نکته را باید مد نظر داشت که در بازار ایران و در اصطلاح عام این تقسیم بندی نه براساس روش ارسال داده در سنسورها، بلکه با توجه به نوع داده ای که انتقال می یابد انجام می گیرد. یعنی سنسور هایی که کمیت های پیوسته ای همچون دما را آنالیز می کنند به سنسور های آنالوگ و آن هایی که کمیت های گسسته و در اصطلاح صفر و یک- مانند مگنت های در که حالت باز یا بسته دارن- را آنالیز می کنند سنسور های دیجیتال MEMS می نامند .

بر این اساس بخش زیادی از سنسور هایی که در بازار به عنوان سنسور آنالوگ موجود هستند، در حقیقت و با توجه به روش ارسال داده دیجیتال می باشند.

یک سنسور دیجیتال تنها قابلیت تشخص دو حالت را دارد: یا ۱۰۰ ٪ کار می کند یا اصلا کار نمی کند.

یک سنسور آنالوگ به طور مداوم متغیر را اندازه می گیرد و مقادیر بین ۱۰۰ ٪ و ۰ ٪ را تشخیص می دهد. به همین دلیل، اندازه گیری ارائه شده توسط سنسور آنالوگ دقیق تر از سنسور دیجیتال است.

برای مثال یک سنسور که دمای بین ۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی گراد را می خواهد اندازه گیری کند در نظر بگیرد:

– یک سنسور دیجیتال تنها می تواند دمای اندازه گیری شده بیش از ۵۰ درجه سانتی گراد با عدد ۱ و یا دمای کمتر از ۵۰ درجه سانتیگراد را با عدد ۰ نمایش دهد، ولی یک سنسور آنالوگ می تواند فواصل دمایی کوتاه را با وضوح بالا (تقریبا 0.1 درجه سانتی گراد) اندازه گیری کند.

مزایا و معایب سنسور های دیجیتال و آنالوگ:MEMS

همانطور که پیش از این اشاره شد، به دلیل ماهیت پیوسته سیگنال های آنالوگ سنسور های آنالوگ از دقت و درجه اطمینان بالایی برخوردارند، اما به جز این مزیت ها، این سیستم دارای چهار اشکال عمده می باشد.

رطوبت و خوردگی اتصال دهنده ها در این سیستم به سادگی می تواند محتوای سیگنال ارسالی را تحت تاثیر قرار داده و آن را تحریف کند. نوع کابل مورد استفاده در این سیستم بسیار با اهمیت بوده و این کابل ها باید دارای کیفیت بالایی باشند تا بتوانند سیگنال ها را از تغییر در اثر تداخل های الکترومغناطیسی حفظ کنند.

در این روش سنسورها تنها زمانی می توانند سنجش و تنظیم شوند که به طور کامل نصب شده باشند چرا که تاثیرات کابل از قبیل: طول و مقاومت آن حتما باید مد نظر قرار گیرد. طول کابلی که در این سیستم می تواند مورد استفاده قرار گیرد محدود می باشد.

سنسور های دیجیتال دارای مزایای بسیاری می باشند، از جمله کاهش هزینه های سیم کشی و امکان استفاده از کابل های طولانی، همچنین در این سیستم چند سنسور می توانند به طور همزمان از یک کابل استفاده کنند.

تداخل الکترومغناطیسی دیگر بر آن موثر نیست و از کابل های استاندارد معمولی می توان استفاده نمود. در این سیستم سنسور ها جدا از سیستم هم می توانند سنجش شوند. امکان قطع و وصل کردن ناگهانی سنسور از سیستم بدون اینکه کل مجموعه را تحت تاثیر قرار دهد وجود دارد.

همچنین می توان سنسورها را بدون نیاز به تغییر برنامه ریزی سیستم با سنسورهای دیگری جایگزین کرد.

تکنولوژی دیجیتال همچنین امکان نظارت بر سنسور ها و آگاهی از خرابی های احتمالی را را فراهم کرده است.

چه سنسور شتابی انتخاب کنیم؟

باید بگوییم که به انتخاب سخت افزار شما مربوط میشود . شتاب سنج های MEMS آنالوگ خروجی ولتاژ پیوسته ای متناسب با شتاب دارند . در حالی که سنسور های شتاب سنج MEMS دیجیتال معمولا از مدولاسیون های عرض پالس برای اندازه گیری استفاده میکنند پس یک موج مربعی در یک فرکانس مشخص ایجاد میکنند.

در سنسور های قدیمی تر سرعت اندازه گیری کم تر بوده و همچنین خطا در فرکانس ها بیشتر بوده اما بعد از ایجاد سنسور های MEMSهم سرعت و هم دقت اندازه گیری سنسور بالا رفته است.

شتاب سنج های MEMS آنالوگ و دیجیتال چگونه ساخته میشوند؟

شتاب سنج های MEMS آنالوگ و دیجیتال چگونه ساخته میشوند؟

روش‌های مختلفی برای ساخت میکرو شتاب سنج ها وجود دارد . ماشین‌کاری حجمی و استفاده از تکنولوژی‌های ساخت مدار های مجتمع از جمله این روشهاست.

ماشینکاری سطحی نیز یکی از این روشهای معمول در ساخت شتاب سنج های MEMS آنالوگ و دیجیتال است . یکی از روشهایی که در دانشگاه برکلی توسعه یافته و توسط شرکت MCNC بصورت استاندارد درآمده است روش MUMPs میباشد.

ماده ای که معمولا برای ماشینکاری سطحی برای طراحی شتاب سنج های MEMS آنالوگ استفاده میشود ، پلی سیلیکون میباشد . این ماده خواص جالبی دارد که شامل نداشن حلقه هیسترزیس و برابر بودن تنش تسلیم و شکست میباشد به همین خاطر این ماده برای ساخت این نوع از سنسور های شتاب انتخاب شده است .

در طراحی فعلی سنسور های شتاب از برداشت سیگنال خازنی استفاده شده است

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.