Возвратимся к рассмотрению маршрута проектирования МЭМС, и поговорим о том, как переходить с этапа на этап и возвращаться на предыдущий в рамках одного проекта. Рассмотрим этап концепции, принципа работы МЭМС устройства и этап проектирования геометрической конструкции, как их можно объединить и какая взаимосвязь между ними.

Для начала я продемонстрирую несколько параметров, на вычисление которых уходят считанные секунды. 

Как пример рассмотрим подвески, на которые мы уже обращали внимание в предыдущих статьях. Эти подвески, обозначенные желтым цветом, удерживают акселерометр, инерционную массу, и позволяют ей двигаться. Для изменения длины подвесок можно использовать скрипт MATLAB, который изменит данный параметр и позволит увеличить их длину. А также в итоге изменяя входное ускорение, меняем и чувствительность акселерометра.

И как видно на графиках на рисунке 1, при изменении длины подвесок, устройство становится более чувствительным, и больше перемещается, как, к примеру, показано для случая, когда длина подвески 1400 микрон, или менее чувствительным к входному ускорению с уменьшением длины подвесок.

Рисунок 1. Поиск компромисса между чувствительностью и линейностью с изменением длины подвесок

Но на самом деле это только смещение, суть модели в ее полноте, а не только в ее механических компонентах и способностях. 

Как видно на правом графике на рисунке 1, что с изменением параметра длины подвесок мы нормализовали фактическую дифференциальную емкость, которую схема будет использовать для измерения ускорения, и здесь на графике вы видите, что это отражает всю нелинейность электростатики гребенки. Но на самом деле это не так, и я должен тут отметить, что это не просто электростатика параллельных пластин, это гребенчатая электростатика с краевыми полями. И поэтому на графике мы можем наблюдать, что эта синяя линия имеет наиболее чувствительный отклик в отношении выходной емкости и она наиболее нелинейная. И поэтому в этом случае можно показать, что можно найти компромисс с этой чувствительностью. Если необходима лучшая линейность, то можно отказаться от чувствительности ради более линейной кривой и наоборот. 

Итак, эта модель отражает как нелинейность механики, так и электростатику гребенки, и дает одну полную систему. Но также в этом случае нас может интересовать не только чувствительность устройства, но и полоса пропускания. Я также могу рассчитать пропускную способность за секунды вычислительного времени. И тут снова передо мной компромисс проектирования. Я вижу, что, потеряв с точки зрения чувствительности, могу выиграть в пропускной способности.

Если посмотреть на графики на рисунке 2, видно, что при более коротких подвесках, устройство имеет более высокую частотную характеристику, что и следовало ожидать. И опять же, основа модели это не только механика, а характеристика и рассмотрение всей системы целиком.

Рисунок 2. Поиск компромисса между чувствительностью и полосой пропускания акселерометра

Более подробную информацию о нахождении компромисса между характеристиками и геометрией устройства можно найти в наших информационных ресурсах.