Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Optimización del diseño mecánico multiconceptual de sensores de presión capacitivos mediante análisis de elementos finitos con el uso del comportamiento anisotrópico del cristal de silicio <111>: resumen de los enfoques de optimización del diseño

Amir Javidinejad

En el mundo del diseño micromecánico de microsensores, hasta la fecha, no se han tenido en cuenta de manera sustancial los aspectos mecánicos o estructurales reales de los diseños. Por lo tanto, la mayoría de los diseños disponibles actualmente tienen el reto de linealizar la salida del sensor "no lineal" mediante la utilización de circuitos electrónicos. En este trabajo de investigación, se diseña un diafragma de micropresión que posee un comportamiento de deflexión de presión lineal mediante técnicas de optimización FEM. El diafragma se modela como un plano de silicio (111), que posee propiedades isotrópicas planas. Se añade una sección central circular al diafragma y se lleva a cabo la optimización para lograr una geometría de diafragma óptima que permita la deflexión plana o rígida de esta sección de la protuberancia bajo la carga de presión superficial aplicada. Las soluciones aproximadas de deflexión de forma cerrada se desarrollan utilizando la teoría de placa delgada anisotrópica y el comportamiento de deflexión del diafragma del diseño optimizado FEM se compara con este modelo de teoría de placa delgada. Se propone utilizar este diseño de diafragma como placa de electrodo superior de un sensor de presión capacitivo, donde se presentaría un comportamiento de cambio de capacitancia-presión lineal. Este diafragma de presión tiene un rango de presión de 0 a 206843 Pa (30 psi) con una resolución de presión de 689,5 Pa (0,1 psi).