Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

ACELERÔMETRO

No description
by

Luiza Fabrino Favato

on 19 November 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of ACELERÔMETRO

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Departamento de Engenharia de Controle e Automação
Daniel de Castro Ribeiro Resende
Luiza Fabrino Favato

Disciplina de Instrumentação
Professor Nivaldo Miranda

ACELERÔMETRO
Belo Horizonte, 14 de Novembro de 2014
MEMS, ou Microelectromechanical Systems
dispositivos de escala micron
base na nanotecnologia.
Elementos funcionais:
estrutura
sensores
atuadores
microeletrônica

Exemplos:
micro sensores
micro atuadores
Sensor de pressão (Pressure sensor)
Fonte: SPIE, 2010
Lentes de contato inteligentes (Healthcare Smart Lens)
Fonte: ForbesLife, 2014
Micro espelhos rotativos (Rotary micro mirrors)
Fonte: SPIE, 2010
Acelerômetro MEMS
Micro sensor de aceleração.

Capaz de mensurar a quantidade de variação de velocidade referente à sua estrutura.

Percepção de acelerações, vibrações, gravidades e inclinações.
Acelerômetro
Fonte: MEMSBLOG, 2011
Veículo não tripulado

informações de posicionamento no espaço e trajetória.
Aplicações:
Revisão Bibliográfica
Base do Acelerômetro (Cristais piezelétricos)

Iniciou com o estudo de equipamentos de transdução, que eram baseados pela propriedade física de que certos cristais podem gerar um campo elétrico quando submetidos à pressão.

*Cristais piezelétricos: utilizados como geradores de pulso, sincronismo de equipamentos digitais

1950, Walt Kistler, Suíça
primeira patente de um amplificador de pressão piezelétrico
A patente tinha como objetivo a medição da pressão interna de um cilindro de motor a diesel que era utilizado em locomotivas.

1957
Surgiu o primeiro registro de um acelerômetro baseado em quartzo


Grande quantidade de tipos de tecnologias capazes de implementar acelerômetros:

a) Piezelétrico:
massa presa a um cristal, sofre deformação e emite campo elétrico quando há aceleração.

b) Piezoresistivo:
variação da resistência elétrica do cristal quando tracionado devido a aceleração.

c) Capacitivo:
massa capacitiva em relação aos capacitores, mudança das capacitâncias
d) Efeito Hall:
fita que conduz corrente elétrica e gera um campo magnético, variando a diferença de potencial transversal.

e) Magnetoresistivo:
material magnético, altera a resistência elétrica de materiais sensíveis

f) Transferência de calor:
massa de prova aquecida, altera a resistência elétrica de termoresistores

g) Fibra ótica:
movimento da massa cria a deformação das fibras óticas, a alteração da densidade, seu índice de refração e seu comprimento de onda filtrado.
Estrutura
Acelerômetro piezelétrico de três eixos (x, y e z)
cerca de 3 a 10 mm de polímero, embalando hermeticamente seus circuitos e chips de silício.
Acelerômetro raio-x planta
Fonte: MEMSBLOG, 2011
Acelerômetro raio-x vista lateral
Fonte: MEMSBLOG, 2011
Captura o vetor da aceleração linear







Aceleração no espaço, percebida por acelerômetros uniaxiais, biaxiais ou tri-axiais

Monitoramento de uma massa conhecida suspensa por uma estrutura de comportamento conhecido, como molas de flexão

Pode ser entendido como um transdutor massa-mola

Funcionamento
Circuito Integrado de Aplicação Específica (ASIC)
Transdutor de aceleração
Diagramas PID
Fonte: MEMSBLOG, 2011
Aceleração :
taxa de variação da velocidade em relação ao tempo
baixo custo;
tamanho pequeno;
precisão de medição de vibrações, amplitudes, fases; frequência de medição gama e
filtros de sinais analógicos/digitais integrados.

MEMSBLOG, Looking inside the Hi Technic NXT Accelerometer for LEGO. Disponível em: <http://memsblog.wordpress.com/2011/01/05/chipworks-2/>. Acesso em: 15 out. 2014.

MNX MEMS & Nanotechnology Exchange, What is MEMS Technology?. Disponível em: <https://www.mems-exchange.org/MEMS/what-is.html>. Acesso em: 15 out. 2014.

Nike Store, NIKE+FUELBAND SE. Disponível em: <http://store.nike.com/us/en_us/pd/fuelband-se/pid-924485/pgid-924484>. Acesso em: 15 out. 2014.

sem.org, Society for Experimental Mechanics, EVOLUTION AND COMPARISON OF ACCEREROMETER TECHNOLOGIES. Disponível em: <http://sem.org/PDF/31_evolution_of_accel_technologies.pdf>. Acesso em: 15 out. 2014.

SPIE, DIGITAL LIBRARY, Novel approach for microassembly of three-dimensional rotary MOEMS mirrors, oct. 29, 2009. Disponível em: <http://nanolithography.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1099496>. Acesso em: 15 out. 2014.

SPIE, DIGITAL LIBRARY, Pressure sensing in vacuum hermetic micropackaging for MOEMS-MEMS, nov. 19, 2010. Disponível em: <http://nanolithography.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1099795#>. Acesso em: 15 out. 2014.

Circuito genérico do acelerômetro capacitivo
Fonte: Elaborado pelos autores
filtro analógico de primeira ordem
forças aleatórias
ruídos eletrônicos
como os provindos dos próprios MOSFETs (Transistor de campo de óxido de metal silício) de amplificação do acelerômetro
A pesquisa da teoria e o entendimento, de boa parte do assunto científico abordado neste trabalho mostra que trata-se de um tema extenso e complexo.

A tecnologia envolvida no projeto e na aplicação dos nano acelerômetros deixa bastante claro sua relevante importância. Como formas de aplicações, podemos destacar:

Sensoriar quando o air bag de um carro irá disparar,
Sensoriar a trajetória de aeronaves,
Captar a exaustão de produtos químicos gasosos,
Movimentação de cargas em pontes,
Colapso de elementos estruturais e
Terremotos e falhas do solo.
ARDrone. Parrot AR Drone 2.0 GPS Edtion. Diponível em: <http://ardrone2.parrot.com/>. Acesso em: 21 apr. 2014.

BADRI, Abdellatef E.; SINHA, Jyoti K.; ALBARBAR, Alhussein. A typical filter design to improve the measured signals from MEMS accelerometer. Measurement, United Kingdom,vol.43, p. 1425-1430, ago. 2010.

ForbesLife, Google Smart Contact Lens Focuses On Healthcare Billions. Disponível em: < http://www.forbes.com/sites/leoking/2014/07/15/google-smart-contact-lens-focuses-on-healthcare-billions/>. Acesso em: 15 out. 2014.

KOWNACKI, Cezary. Optimization approach to adapt Kalman filters for the real-time application of accelerometer and gyroscope signals filtering. Digital Signal Processing, Orlando, v. 21, n.1, p. 131-140, jan. 2011.

life.augmented, Xsens and STMicroelectronics Demonstrate Wearable Wireless 3D Body Motion Tracking, jan. 5, 2011. Disponível em: <http://www.st.com/web/en/press/en/t3358>. Acesso em: 15 out. 2014.
INTRODUÇÃO
REFERÊNCIAL TEÓRICO
ACELERÔMETROS MEMS
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
DÚVIDAS?
OBRIGADO!
MEMS
Micro Sensores
Microatuadores
Microeletrônica
Microestruturas
(Acompanhados de giroscópios, magnetômetros, barômetros, termômetros, fototransistores e sonares)
3D Body Motion Tracking
Nike-FuelBand
MEMS
Hoje
Vantagens:
Desvantagens:
diferentes fabricantes mostram desvio em amplitude e fase, quando examinados usando medições em laboratório de vibração controladas;
necessidade de calibração pré-uso.
Algumas fontes de erro:
Calibração:
as fontes de erro podem ser modeladas como ruídos de média zero e uma variância conhecida, associadas a uma possível filtragem.
Full transcript