Trabalho de Instrumentação em eletrônica

Transdutores

 

Aluno : Marcelo de Paula Machado

Matrícula: 961874-0

Data de entrega: 17/04/2000

 

Transdutor Escolhido:

 

Acelerômetro de precisão marca Analog Devices.

Grandeza transduzida: aceleração

Unidade no Sistema Internacional: m/s2

Modelo: ADXL 105

 

 

Descrição Básica do Transdutor:

 

Descrição Geral:

         O AXDL105 é um transdutor de um único eixo de alta performance e alta exatidão montado em um único chip. O AXDL105 oferece um aumento considerável na sua banda de freqüência e redução de ruído em relação ao transdutor da série anterior o AXDL05.

            Este transdutor pode medir aceleração na faixa de +- 5 g com resolução de 2mg e também me vibração utilizando a alta banda de freqüência, ou seja, mede aceleração dinâmica (vibração) e aceleração estática, como força inercial e gravidade.

            Sua saída pode ser ajustada entre 250mV/g até 1,5V/g colocando-se amplificadores e resistores externamente. Este transdutor conta também com um sensor de temperatura com saída de 8mV/ºC para uma eventual correção de offset e temperatura quando se deseja alta exatidão.

            O AXDL105 está disponível em um CI de 14 pinos com versões especificadas para 0 até 70ºC e –40 até 85ºC de faixa de operação. Peso em torno de dois gramas. Agüenta 1000g sem ser destruído(sem estar alimentado).

Constituição:

O dispositivo é fabricado em um circuito integrado que combina o sensor mecânico e o circuito de condicionamento notável eletrônica em uma única peça de CI. Os elementos de sensor são, construídos de 2um poli-silicone duro, tem  tamanho de característico, uma massa de só 0.4ugram. Com uma capacidade de fonte na casa de 60fF, a produção notável por estes dispositivos está facilmente perdida devido à capacidade parasitária ou ruído. Só a presença de condicionamento e permite ler os sinais minuciosos sem interferência. Uma técnica de demodulação síncrona comumente chamado um ' bridge' de AC é usado aumentar imunidade de ruído e melhorar sinal 

O tamanho e massa do lugar da viga estrutural são um grande problema no desempenho dos dispositivos. Fazer um acelerômetro de precisão é ideal ter tanta massa quanto possível e ter um sinal de saída grande. Ambos os parâmetros estão limitados pelo tamanho do elemento de sensor.  

A meta de desígnio do XL105 era melhorar a robustez do sensor alcançando aproximadamente cinco vezes melhoria em desempenho acima de produtos existentes. 

  Esquema do circuito interno:

 

  Figure 1

Descrição dos pinos:

 

1 Saída do sensor de temperatura

2, 3, 5 Sem conexão.

4 Comum

6 Self-test

7 Comum (substrato)

8 Aout Saída do acelerômetro

9 Vmid Vdd/2 Tensão de referência

10 Entrada não inversora do ampificador

11 Entrada inversora do amplificador

12 Sáida do amplificador

13,14 Tensão de alimentação

Princípio de funcionamento do sensor:

            Para este dispisitivo sentir a variação de aceleração, ele sente a variação da capacitância interna do sensor. Quando uma aceleração é aplicada ao sensor eixos capacitivos internos ao sensor deformam mudando a capacitância. Esta mudança é na ordem de femto Farad, portanto bem pequena. Para amplificar esta diferença um amplificador operacional é montado no mesmo circuito integrado, dando ao usuário a possibilidade de projetar a amplificação conforme suas necessidades.

Exemplo de projeto:

 

Ovenization Circuit

Foto do CI com resistores externos para amplificação.

 

 

Tabela de preços:

 

 Modelo 

Status

Encapsulamento

Pinos

Faixa de

Temperatura

Preço*
(1000-4999)

 ADXL105AQC 

 PRODUCTION 

 CERPAK(HERM CER SURF MOUNT) 

 14 

 COMMERCIAL 

 $19.95 

 ADXL105EB 

 PRODUCTION 

 CERPAK(HERM CER SURF MOUNT) 

 14 

 COMMERCIAL 

 $29.94 

 ADXL105EM-1 

 PRODUCTION 

 CERPAK(HERM CER SURF MOUNT) 

 14 

 COMMERCIAL 

 $89.29 

 ADXL105EM-3 

 PRODUCTION 

 CERPAK(HERM CER SURF MOUNT) 

 14 

 COMMERCIAL 

 $171.43 

 ADXL105JQC 

 PRODUCTION 

 CERPAK(HERM CER SURF MOUNT) 

 14 

 COMMERCIAL 

 $15.96 

 

Exemplos de Utilização

 

Indústria Automotiva: Controle de tração, Controle de direção, controle automático de altura de faróis.

Navegação: Junto com sensores magnéticos e GPS, pode compor sistema de navegação completo.

Indústria: Pode prevenir quebras de equipamento controlando vibração e outras necessidades.

Previsão de terremotos: Faz controle sísmico, dando ao pesquisador condições de estudo para calcular riscos.

 

Conclusão:

 

            Este dispositivo é muito útil, pois pode desempenhar uma infinidade de funções devido à sua alta precisão conseguida com estudo de novos materiais e sistemas mecânicos. Como é produzido em grande escala por uma empresa já consagrada na área como a Analog Devices pode ser encontrado a preços relativamente acessíveis.

 

LINKS:

 

http://www.analog.com/

http://www.analog.com/iMEMS/products/ADXL105.html

documentação completa em PDF : http://www.analog.com/pdf/ADXL105_a.pdf