Grupa: ID-A0-61 data ćwiczenia: 17.05.2010

Zespół ….

Jaworski Mateusz

Jechalke Mikołaj

Gąsior Maciej

SPRAWOZDANIE

Laboratorium

PODSTAWY MEMS

Ćwiczenie 3

Temat: Badania czujników przyśpieszenia ADXL.

1. Wstęp.

Czujniki przyśpieszenia służą do pomiarów przyśpieszeń dynamicznych jak i statycznych. Są to szeroko stosowane czujniki służące na zasadzie wzbudzania napięcia na końcach układu elektrycznego spowodowanego siłą bezwładności wywołaną ruchem w odpowiednim kierunku. Na ćwiczeniu zadaniem studentów było zapoznanie się z dwoma czujnikami przyśpieszeń ADXL322 oraz ADXL213 a także porównanie ich pod względem rotacji pionowej i poziomej.

1. Przebieg ćwiczenia.

2.1 Badanie czujnika AXDL322.

Sygnałem wychodzącym z czujnika była zmiana napięcia w czasie. Aby otrzymać wielkości w stopniach należało zastosować wzór przeliczeniowy:

$$Ax = \frac{Umin - U}{Umax - Umin}$$

$$Ay = \frac{U - Umin}{Umax - Umin}$$

AXDL322 rot. pion
kąt	Ux	Uy	Ax
0	1,894	1,537	1
10	1,891	1,607	0,992424
20	1,869	1,67	0,936869
30	1,831	1,728	0,840909
40	1,787	1,78	0,729798
50	1,73	1,833	0,585859
60	1,673	1,878	0,441919
70	1,62	1,907	0,308081
80	1,562	1,919	0,161616
90	1,498	1,931	0
90	1,498	1,931	0
80	1,565	1,928	0,16792
70	1,62	1,903	0,305764
60	1,676	1,872	0,446115
50	1,732	1,835	0,586466
40	1,786	1,789	0,721805
30	1,831	1,725	0,834586
20	1,867	1,667	0,924812
10	1,889	1,604	0,97995
0	1,897	1,544	1
0	1,897	1,544	1
10	1,888	1,603	0,977273
20	1,859	1,66	0,90404
30	1,83	1,726	0,830808
40	1,783	1,785	0,712121
50	1,731	1,835	0,580808
60	1,675	1,879	0,439394
70	1,619	1,908	0,29798
80	1,563	1,929	0,156566
90	1,501	1,933	0

AXDL322 rot. poziom
kąt	Ux	Uy	Ax	Ay	kąt (x)	kąt [˚]
0	1,522	1,502	0	0	0	0
10	1,445	1,573	0,169978	0,167849	0,170807	9,786536
20	1,368	1,629	0,339956	0,300236	0,34687	19,87418
30	1,299	1,69	0,492274	0,444444	0,5147	29,49014
40	1,231	1,758	0,642384	0,605201	0,697605	39,96983
50	1,169	1,803	0,779249	0,711584	0,893467	51,19191
60	1,123	1,854	0,880795	0,832151	1,077538	61,73838
70	1,093	1,883	0,94702	0,900709	1,243826	71,266
80	1,076	1,916	0,984547	0,978723	1,394771	79,91448
90	1,069	1,925	1	1	1,570796	90
90	1,069	1,925	1	1	1,570796	90
80	1,074	1,915	0,988839	0,976526	1,421253	81,43182
70	1,09	1,888	0,953125	0,913146	1,263401	72,38756
60	1,125	1,848	0,875	0,819249	1,065436	61,04498
50	1,165	1,806	0,785714	0,720657	0,90385	51,78679
40	1,227	1,75	0,647321	0,589202	0,704065	40,33995
30	1,295	1,688	0,495536	0,443662	0,518451	29,70508
20	1,369	1,628	0,330357	0,302817	0,336682	19,29045
10	1,439	1,57	0,174107	0,166667	0,174999	10,0267
0	1,517	1,499	0	0	0	0
0	1,517	1,507	0	0	0	0
10	1,439	1,573	0,173719	0,157518	0,174605	10,00414
20	1,358	1,639	0,35412	0,315036	0,361973	20,73954
30	1,288	1,686	0,510022	0,427208	0,535211	30,66531
40	1,216	1,757	0,670379	0,596659	0,734719	42,09629
50	1,267	1,809	0,556793	0,720764	0,59052	33,83429
60	1,124	1,853	0,875278	0,825776	1,066011	61,07794
70	1,09	1,893	0,951002	0,921241	1,256461	71,98994
80	1,075	1,915	0,98441	0,973747	1,393986	79,86954
90	1,068	1,926	1	1	1,570796	90

2. Badanie czujnika AXDL213.

Sygnałem wychodzącym z czujnika jest czas wypełnienia okresu stałego. Aby otrzymać wielkości w stopniach należało zastosować wzór przeliczeniowy:

$$A = \frac{\frac{t}{T} - 0,5}{0,25}$$

, gdzie t- wartość z czujnika ,T –o kres wynoszący 1,63[MS]

AXDL213 pion
kąt	T1x	T1y	Ax	Ay
0	0,399	0,833	1,020859	0,044172
10	0,397	0,914	1,025767	0,242945
20	0,424	0,99	0,959509	0,429448
30	0,455	1,106	0,883436	0,71411
40	0,505	1,14	0,760736	0,797546
50	0,561	1,19	0,623313	0,920245
60	0,63	1,24	0,453988	1,042945
70	0,702	1,26	0,277301	1,092025
80	0,777	1,29	0,093252	1,165644
90	0,855	1,3	0,09816	1,190184
90	0,855	1,3	0,09816	1,190184
80	0,773	1,29	0,103067	1,165644
70	0,698	1,27	0,287117	1,116564
60	0,632	1,23	0,44908	1,018405
50	0,559	1,19	0,628221	0,920245
40	0,504	1,13	0,76319	0,773006
30	0,453	1,06	0,888344	0,601227
20	0,435	0,98	0,932515	0,404908
10	0,401	0,915	1,015951	0,245399
0	0,395	0,845	1,030675	0,07362
0	0,395	0,845	1,030675	0,07362
10	0,404	0,914	1,008589	0,242945
20	0,421	1	0,966871	0,453988
30	0,457	1,07	0,878528	0,625767
40	0,508	1,13	0,753374	0,773006
50	0,561	1,18	0,623313	0,895706
60	0,619	1,23	0,480982	1,018405
70	0,704	1,27	0,272393	1,116564
80	0,785	1,29	0,07362	1,165644
90	0,864	1,3	0,120245	1,190184

AXDL213 poziom
kąt	T1x	T1y	Ax	Ay	kat(y)	kąt [˚]
0	0,896	0,823	0,198773	0,019632	0,019633	1,124897
10	0,932	0,91	0,287117	0,233129	0,235294	13,48135
20	1,02	0,986	0,503067	0,419632	0,43304	24,81135
30	1,09	1,05	0,674847	0,576687	0,614668	35,21787
40	1,15	1,13	0,822086	0,773006	0,883566	50,62461
50	1,21	1,19	0,969325	0,920245	1,168707	66,96198
60	1,25	1,23	1,067485	1,018405	-	-
70	1,28	1,26	1,141104	1,092025	-	-
80	1,32	1,28	1,239264	1,141104	-	-
90	1,32	1,28	1,239264	1,141104	-	-
90	1,32	1,29	1,239264	1,165644	-	-
80	1,31	1,28	1,214724	1,141104	-	-
70	1,29	1,26	1,165644	1,092025	-	-
60	1,26	1,23	1,092025	1,018405	-	-
50	1,21	1,18	0,969325	0,895706	1,110015	63,5992
40	1,15	1,13	0,822086	0,773006	0,883566	50,62461
30	1,09	1,06	0,674847	0,601227	0,645036	36,95783
20	1,02	0,98	0,503067	0,404908	0,416878	23,88536
10	0,937	0,908	0,299387	0,228221	0,23025	13,19235
0	0,862	0,823	0,115337	0,019632	0,019633	1,124897
0	0,862	0,823	0,115337	0,019632	0,019633	1,124897
10	0,941	0,917	0,309202	0,250307	0,252997	14,49566
20	1,02	0,987	0,503067	0,422086	0,435745	24,96635
30	1,1	1,05	0,699387	0,576687	0,614668	35,21787
40	1,16	1,12	0,846626	0,748466	0,845746	48,45769
50	1,22	1,19	0,993865	0,920245	1,168707	66,96198
60	1,26	1,23	1,092025	1,018405	-	-
70	1,3	1,26	1,190184	1,092025	-	-
80	1,3	1,29	1,190184	1,165644	-	-
90	1,32	1,29	1,239264	1,165644	-	-

1. Obliczenia

Zadaniem jakie zostało postawione studentom było obliczenie nastepujących wartości dla każdej z rotacji obu czujników:

1. Wartość średnia z trzech ciągów pomiarów

2. Błędy pomiędzy wartością oczekiwaną a wskazywana przez czujnik

3. Wariacja $\ \sigma^{2} = \frac{\left( a1 - a \right)^{2} + \left( a2 - a \right)^{2} + \ \ldots\ + (an - a)\hat{}2}{n}$

4. Odchylenie standardowe $\sigma = \sqrt{\sigma^{2}}$

3.1 Czujnik AXDL322

a) Rotacja pionowa

kąt [˚]	śr. kąt	błąd	błąd%	wariancja	odchylenie standardowe
0	0	0	0	0	0
10	9,320588267	0,679412	0,7549019	0,3483969	0,590251515
20	19,01206108	0,987939	1,0977099	0,4062929	0,637411069
30	29,53828043	0,46172	0,5130217	0,0925002	0,304138458
40	40,82570445	0,825704	0,9174494	0,2038947	0,451546965
50	52,09130444	2,091304	2,3236716	0,0034218	0,058495858
60	62,71956009	2,71956	3,0217334	0,1153262	0,339597092
70	71,97682678	1,976827	2,1964742	0,065628	0,256179714
80	80,64722941	0,647229	0,7191438	0,0694047	0,2634477
90	90	0	0	0	0

b) Rotacja pozioma

kąt x [˚]	śr. kąt	błąd	błąd%	wariancja	odchylenie standardowe
0	0	0	0	0	0
10	9,9391271	0,0609	0,0676	0,011727	0,108291
20	19,968058	0,0319	0,0355	0,35438	0,595298
30	29,953511	0,0465	0,0517	0,261032	0,510912
40	40,802024	0,802	0,8911	0,860399	0,927577
50	45,60433	4,3957	4,8841	69,32587	8,326216
60	61,287098	1,2871	1,4301	0,102008	0,319386
70	71,881167	1,8812	2,0902	0,215564	0,464289
80	80,405279	0,4053	0,4503	0,527234	0,726109
90	90	0	0	0	0

kąt y [˚]	śr. kąt	błąd	błąd%	wariancja	odchylenie standardowe
0	0	0	0	0	0
10	9,439895	0,5601	0,622339	0,071866	0,268078
20	17,82055	2,1795	2,421611	0,15112	0,388742
30	26,00535	3,9947	4,438502	0,255935	0,505901
40	36,65822	3,3418	3,713088	0,218079	0,46699
50	45,86343	4,1366	4,596193	0,124759	0,353212
60	55,66575	4,3343	4,815835	0,286323	0,535091
70	65,76779	4,2322	4,702456	1,375644	1,172878
80	77,52099	2,479	2,75446	0,290091	0,538601
90	90	0	0	0	0

2. Czujnik AXDL213

a)Rotacja pionowa

kąt	śr kąta	błąd	błąd%	wariancja	odchylenie standardowe
0	3,549610809	3,549611	3,944012	0,5746	0,758
10	13,482387	3,482387	3,8693189	0,0127	0,1126
20	24,24498246	4,244982	4,7166472	0,4799	0,6927
30	36,16721404	6,167214	6,85246	4,185	2,0457
40	45,81872559	5,818726	6,4652507	0,1657	0,4071
50	55,57838939	5,578389	6,1982104	0,0922	0,3036
60	65,8000625	5,800063	6,4445139	0,5966	0,7724
70	75,87375141	5,873751	6,5263905	0,0917	0,3028
80	85,58639538	5,586395	6,207106	0,358	0,5984
90	84,93380694	5,066193	5,6291034	0,247	0,497

b)Rotacja pozioma

Kąt[ x]	śr kąta	błąd	błąd%	wariancja	Odchylenie standardowe
0	8,2371306	8,2371	9,1524	5,210271	2,282602
10	17,372446	7,3724	8,1916	0,29411	0,542319
20	30,203152	10,203	11,337	0	0
30	43,087429	13,087	14,542	0,832534	0,912433
40	56,144946	16,145	17,939	1,447717	1,203211
50	78,398006	28,398	31,553	13,79231	3,713799
60	-	-	-	-	-
70	-	-	-	-	-
80	-	-	-	-	-
90	-	-	-	-	-

kąt [y]	śr kąta	błąd	błąd%	wariancja	Odchylenie standardowe
0	1,124897	1,1249	1,249886	1,290356	1,135938
10	13,72312	3,7231	4,136801	0,312332	0,558867
20	24,55435	4,5544	5,060392	0,22778	0,477263
30	35,79785	5,7979	6,44206	0,672767	0,820224
40	49,9023	9,9023	11,00256	1,043449	1,021494
50	65,84105	15,841	17,60117	2,512965	1,585233
60	-	-	-	-	-
70	-	-	-	-	-
80	-	-	-	-	-
90	-	-	-	-	-

1. Wykresy

4.1 Czujnik AXDL322

a) Rotacja pionowa

b) Rotacja pozioma

4.2 Czujnik AXDL213

a) Rotacja pionowa

b) Rotacja pozioma

1. Wnioski