Obraz0

Czujniki przyspieszenia i drgań Mikromechaniczne powierzchniowe czujniki przyspieszenia

71

rżana między kondensatorami przy pojemności pomiarowej, a więc przy środkowej płytce krzemowej (masie sejsmicznej).

Przy oddziaływaniu przyspieszenia a na kierunku próbkowania środkowa płytka krzemowa ulega wychyleniu jako bezwładnik (masa drgająca). Wychylenie powoduje zmianę odległości od górnej i dolnej płytki i oczywiście zmianę pojemności Cj_₉ i C₂_₄.

To z kolei prowadzi do zmiany sygnału elektrycznego, który jest wzmocniony i filtrowany przez układ elektroniczny obróbki sygnału (CMOS). W celu dalszej obróbki w sterowniku poduszki powietrznej sygnał ten podlega przetworzeniu na sygnał cyfrowy. Dzięki dokładnemu dozowaniu ilości powietrza wypełniającego hermetycznie zamkniętą przestrzeń wokół układu masowo-spręży-stego (2) w tej bardzo niewielkiej przestrzeni zachodzi skuteczne tłumienie i występują małe wahania temperatury.

Łączone wyłącznie techniką mikromontażu struktur półprzewodnikowych (Fusionbon-ding) podlegają obecnie trzy płytki krzemowe. Decydujący wpływ na dokładność pomiarową ma z powodu różnych odkształceń temperaturowych także sposób utwierdzenia masy drgającej na podstawie obudowy. Ten rodzaj czujnika jest stosowany przeważnie do pomiaru przyspieszeń o niskim zakresie (<2 g) i wymaga następującej, dwu-chipowej budowy:

Chip przetwornika + CMOS + chip obróbki sygnału z wbudowaną funkcją ochrony. Rozszerzona obróbka sygnału powoduje automatyczny powrót masy sejsmicznej do położenia zerowego i dostarcza sygnał położenia jako wielkość wyjściową.

Mikromechaniczne powierzchniowe czujniki przyspieszenia

Zastosowanie

Powierzchniowe czujniki mikromechaniczne przyspieszenia, podobnie jak czujniki poprzedniej grupy, są stosowane w układach bezpieczeństwa pasażerów i mierzą wartości przyspieszeń przy czołowych i bocznych zderzeniach, powodując aktywację napinaczy pasów bezpieczeństwa, poduszek gazowych oraz pałąków ochronnych.

Budowa i działanie

Czujniki te są używane przede wszystkim do pomiaru dużych przyspieszeń o zakresie 50...100 g w układach ochrony pasażerów. Nadają się również do pomiaru niższych zakresów przyspieszenia. W porównaniu z przetwornikami masowo-krzemowymi mają dużo mniejsze wymiary (typowa długość krawędzi ok. 100...500 /Jm) i są razem z elektroniką sygnałową (ASIC) umieszczo-

Rysunek 1

a - czujnik bocznej poduszki gazowej b - czujnik czołowej poduszki gazowej

1    - obudowa

2    - chip przetwornika i układu obróbki sygnału

3    - pokrywka