A frost sensor system using MEMS technology
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2003
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ZAFER SALMAN
Danışman: TAYFUN AKIN
Özet:Bu tezde, MEMS (Mikro Elektro Mekanik Sistemler) teknolojisi ile üretilen, buzdolaplarındaki buzlanmayı çözme sisteminde kullanılacak bir buz algılama sisteminin geliştirilmesi anlatılmaktadır. Mikroişlenmiş kapasitif basınç duyargası buzlanma duyargası olarak kullanılmıştır. Kapasitif basınç duyargasının çalışma prensibi, esnek bir diyaframın yüksek gerilim uygulandığında aşağıya doğru eğilmesine dayanır. Bu diyafram iki elektrotlu bir kapasitörün üst elektrodudur. Alt elektrota yüksek gerilim uygulandığında, elektrot esnek diyaframa eletrostatik güç uygular. Normalde, diyafram gerilim uygulandığında aşağı doğru eğilir; ancak üzerinde buzlanma varsa diyafram eğilmez. Bağıl olarak düşük bir gerilime yüksek eğilim veren bir duyarga kullanılmıştır. Diyafram çapı 804 (im, diyafram kalınlığı 6 [im ve kapasitif aralığı 2 jim olan bir duyarga kullanılmıştır. Bu duyarga, çeşitli basınç duyargaları arasında en düşük çalışma gerilimine sahiptir. Çalışma gerilimi düştükçe bu gerilim değerinin kontrol devresi tarafından üretilmesi de kolaylaşır. Buz eritme işleminin başlatılması kontrol tasarımının yapılması ile elde edilmiştir. Kontrol tasarımı, kontol devresi yardımı ile gerçekleştirilir. Kontol devresi, buz duyargasını yüksek gerilimlerle çalıştır ve bu çalışmaların sonucuna göre buz eritme işleminin başlamasına karar verir. Bu devre analog ve sayısal olmak üzere iki kısımda oluşur. Analog kısım duyargadan gelen analog veriyi alır ve sayısala çevirir. Sayısal kısım ise sayısala çevrilmiş olan analog veriyi kullanarak buz eritme işleminin başlatılmasına karar verir. Kontrol devresi tüm kontrol tasarımını yaklaşık 17 dakikada gerçekleştirir. Böylece, eğer koşullar sağlanırsa her 17 dakikada bir buz eritme işlemi başlatılır. Kontrol devresi tarafından harcanan güç, yüksek gerilim uygulanan zamanlar dahil, 0.55 W'dir. Duyarganın karşılaşacağı zor çevre koşulları düşünülerek, buz duyargasının paketlenmesine de öneri getirilmiştir. Paket şekli buz duyargasının havacılık endüstrisi, buzdolapları ve meteoroloji uygulamaları gibi çok soğuk yerlerde kullanılmasına izin vermektedir. Sensor #1, diğer duyargalar arasından daha iyi performans gösterdiği için de seçilmiştir. Bu duyarganın sıcaklık değişimine ve su-buz faz geçişlerine tepkileri ile üzerinde buz oluştuğunda doğrusallığını koruması da incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: MEMS, buz eritme/çözme, kontrol tasarımı ve paketleme.