Микромеханические кремниевые датчики ускорения

Применение

Микромеханические кремниевые датчики ускорения считывают сигналы ускорения, необходимые для ABS, ESP и регулировки амортизатора.

Этот тип датчика на сегодняшний день применяется преимущественно в низких диапазонах ускорения и при наличии высоких требований к шумам, вызываемым сигналами (≤2 g).

Конструкция и принцип действия

Схема колебательной системы датчиков разработана с помощью анизотропной и селективной технологии травления из полной кремниевой пластины (объемная микромеханика). При выполнении точного измерения отклонения этой массы хорошо зарекомендовали себя емкостные съемы. Для них требуются дополнительные толстые пластины (1, 4) из кремния или стекла с противоположными электродами, расположенные над и под массой, находящейся в захвате пружин (рис. 1, поз. 2). Кроме того, пластины с противоположными электродами служат также в качестве дополнительной защиты от перегрузки.




Такое расположение соответствует последовательному соединению двух конденсаторов C_1-M и C_2-M. К разъемам C₁ и С₂ подключают напряжения переменного тока, наслоение которых считывается в точке C_M, т.е. в точке сейсмической массы.

В состоянии покоя емкости C_1-M и C_2-M идеально равны. Таким образом разность ΔС равна нулю. Если ускорение а действует в направлении выполнения измерения, средняя кремниевая пластина отклоняется как сейсмическая масса. Такое изменение расстояния до верхней или нижней пластины влияет на изменение емкости в конденсаторах C_1-M и C_2-M, а, следовательно, разность ΔС становится не равной нулю. Вследствие этого изменяется электрический сигнал в точке C_M, усиливающийся и фильтрующийся электроникой для обработки данных.

Слой воздуха между пластинами обеспечивает эффективное и устойчивое к воздействию температур демпфирование.