Diseño y simulación de un acelerómetro con respuesta de sensibilidad mejorada

Resumen

Los acelerómetros capacitivos basados en sistemas microelectromecánicos (MEMS), son ampliamente utilizados en la industria automotriz, en detección sísmica y en aplicaciones militares. La sensibilidad es una de sus características
principales, la cual beneficia ampliamente su uso frente a pequeños cambios de aceleración. En este trabajo, los elementos considerados en el análisis de estos sistemas son masa y brazos de suspensión, los cuales constituyen un sistema masa-resorte. Su modelado matemático muestra la respuesta mecánica del sistema. Con base en las ecuaciones para calcular la respuesta del desplazamiento de la masa y de la frecuencia de desplazamiento, se
establecen los criterios para determinar la geometría de la masa y la longitud de los brazos de suspensión, con la finalidad de mejorar su respuesta en sensibilidad de desplazamiento. La importancia de la constante de rigidez es
también considerada. En este caso, los cambios en la masa producen geometrías irregulares que al mismo tiempo permiten el incremento en la longitud de los brazos. La mejora en la sensibilidad permite la actuación a bajos niveles de aceleración. Además, la simulación del modo de vibración de desplazamiento en el plano es llevada a cabo con el propósito de determinar la frecuencia apropiada para la operación del sistema. El material utilizado para la
implementación de los acelerómetros es silicio. Ansys es el software utilizado para llevar a cabo las simulaciones y caracterización de los sistemas analizados