طراحی و ساخت شیب‌سنج دو محوره با رنج 90± درجه و دقت0.1 درجه

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسنده

استادیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه

چکیده

در این مقاله یک شیب‌سنج دو محوره بر پایه تراشه میکروماشین معرفی شده است. هدف اصلی مقاله، ارائه یک شیب-سنج سریع با رنج اندازه‌گیری وسیع و دقت بالا جهت استفاده در سیستمهای تراز اتومات می‌باشد. این شیب‌سنج قادر است شیب زمین را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات شیب هر راستا را بصورت یک عدد دیجیتال 11 بیتی تولید نماید. داده دیجیتال تولیدی با استفاده از پروتکل رایج SPI به بیرون تراشه ارسال می‌گردد. تراشه مورد استفاده، قطعه به شماره SCA100T-D02 بوده که توسط یک میکروکنترلر ATMEGA32 راه‌اندازی شده است. کل مدار شیب-سنج در داخل یک محفظه آلومینیومی قرار داده شده و توانایی نصب بر روی هر سطحی را دارد. نتایج آزمایش نشان داد که شیب‌سنج پیشنهادی قادر است با سرعت 18 هرتز شیب زمین را در دو راستای عرضی و طولی با رنج ±90 درجه و دقت 1/0 درجه اندازه‌گیری نماید. رنج دمای کاری شیب سنج از 40- تا 125 درجه سانتیگراد بوده و اطلاعات شیب در یک نمایشگر 20×4 قابل مشاهده می‌باشد. لذا این شیب‌سنج می‌تواند در رنج وسیعی از تجهیزات صنعتی، کشاورزی و غیره قابل استفاده باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Djambazian, H. H., Nerguizian, C., Nerguizian, V., Saad M, 3D Inclinometer and MEMS Acceleration Sensors, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 3338-3342, doi: 10.1109/ISIE.2006.296001, (2006).
 
[2] Zhong, Z. W., Zhao, L. P., Lin, H. H., Development and investigation of an optical tilt sensor, Opt. Commun., Vol. 261, No. 1, pp. 23–28, (2006).
 
[3] Lee, J. H., Lee, S. S., Electrolytic tilt sensor fabricated by using electroplating process, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 167, No. 1, pp. 1–7, (2011).
 
[4] Han, Q., Chen, C., Research on tilt sensor technology, 2008 IEEE International Symposium on Knowledge Acquisition and Modeling Workshop, pp. 786–789, (2008).
 
[5] Teymouri, M., Fabrication and evaluation of a four-way automatic leveling system with the ability to adjust the lateral and longitudinal slope, Scientific Journal of Mechanical Engineering of Iran, Vol. 26, No. 5, pp. 75-82, (2018). (in Persianفارسی ).
 
[6] Jung, H., Kim, C. J., Kong, S. H., An optimized MEMS-based electrolytic tilt sensor, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 139, No. 1–2, pp. 23–30, Sep. (2007).
 
[7] Yotter, R. A., Baxter, R. R., Ohno, S., Hawley, S. D., Wilson, D. M., On a micromachined fluidic inclinometer, in TRANSDUCERS ’03. 12th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems. Digest of Technical Papers, Vol. 2, pp. 1279–1282, (2003).
 
[8] Zou, X., Thiruvenkatanathan, P., Seshia, A., Micro-electro-mechanical resonant tilt sensor with 250 nano-radian resolution, in European Frequency and Time Forum & International Frequency Control Symposium (EFTF/IFC), Joint, pp. 54–57, (2013).
 
[9] Yao, B., Feng, L., Wang, X. Liu, W., Jiao, H., Micro-grating tilt sensor with self-calibration and direct intensity modulation, Opt. J. Light Electron Opt., Vol. 126, No. 1, pp. 144–147, (2015).
 
[10] Regtien, P.P.L., Sensors for Mechatronics, Elsevier, (2018).
 
[11] Hosseini, F., Mehran, M., Mohajerzadeh, S., Shoaei, O., Design, analysis, simulation, and fabrication of a novel linear MEMS capacitive inclinometer, IEEE Sensors Journal, Vol. 18, No. 17, doi: 10.1109/JSEN.2018.2851660, (2018).
 
[12] Coonley, K., Sequeira, D.,Mann, B., Patterned rotary parallel-plate capacitor for frequency up-conversion and RC circuit waveform conditioning, Eng. Res. Express, Vol. 2, No. 2, (2020).
 
[13]  Hoang, M. L., Pietrosanto, A., A new technique on vibration optimization of industrial inclinometer for MEMS accelerometer without sensor fusion, in IEEE Access, Vol. 9, pp. 20295-20304, (2021).
 
[14] Nastro, A., Ferrari, M., Ferrari, V., MEMS Inclinometer with tunable-sensitivity and segmented overlapping allan variance analysis, 2020 AEIT International Annual Conference (AEIT), pp. 1-6, (2020).