Micromechanical sensors design method based on system-level modeling
| Autor: | Tulaev, Artyom, Styazhkina, Anna, Kozlov, Alexey, Belyaev, Yakov |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: | |
| DOI: | 10.18721/jcstcs.14206 |
| Popis: | This paper proposes a design method for micromechanical inertial sensors with force feedback electromechanical loop with delta-sigma modulator. Development of such sensors requires application of modern design methods, including modeling at system level, model refinement based on results of finite element modeling and modeling of individual electronic blocks at circuit level, as well as implementation of a digital twin based on results of an experimental study of sensors samples. Such a complex approach to sensor design is caused by high requirements to sensor characteristics (both in terms of dynamic range and accuracy), the need to consider the impact of external factors and the various physics to describe the processes, the impossibility of rapid prototyping, the influence of technological process parameters on sensor characteristics, etc. In this regard, this paper proposes a comprehensive method for the design of micromechanical sensors based on the construction of the system model. This paper represents the results of an experimental study of the force feedback type sensor using the proposed method. Предложена методика проектирования микромеханических инерциальных датчиков компенсационного типа, в контуре управления которых применен дельта-сигма модулятор. Разработка таких датчиков требует современных методов проектирования, включающих моделирование на системном уровне, уточнение модели по результатам конечно-элементного моделирования и моделирования отдельных блоков контура управления на схемотехническом уровне, а также реализацию цифрового двойника по результатам экспериментального исследования образцов. Такой комплексный подход к проектированию обусловлен высокими требованиями к характеристикам датчика (как в части динамического диапазона, так и в части точностных характеристик), необходимостью учета различных физик для описания процессов, необходимостью оценки влияния внешних воздействующих факторов, невозможностью проведения быстрого макетирования, необходимостью учета влияния на характеристики датчика параметров технологического процесса и др. В связи с этим в статье предложена комплексная методика проектирования микромеханических датчиков на основе системной модели. Приведены результаты экспериментального исследования датчика компенсационного типа с применением предложенной методики. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|