Dual axis drive yöntemiyle vrg için sistem hassasiyeti artırma / Increasing system sensitivity for vrg by applying dual axis drive

Abstract

Bu makalede Vibratory Rate Gyroscope (VRG) için sistem hassasiyetini arttıracak bir yöntem önerilmiştir ve Finite Element Analysis (FEA) yöntemiyle analiz edilmiştir. MEMS teknolojisinde üretilen cihazlar fabrikasyon yöntemlerinin elverdiği ölçüde minimum boyutlarda üretilirler. Küçülen boyutlar, sistem outputundan okunan değerlerinde küçük olmasına ve noiseden kolayca etkilenebilmesine neden olmaktadır. VRG cihazlar için sistem hassasiyetini belirleyen sense outputundan okunan kapasite değeri birkaç femtofarad seviyesinde olmaktadır. Outputtan okunan değerin yükseltilmesi hem mekanik ve elektronik noiseden etkilenmesini azaltmayı sağlamakta hem de sistem hassasiyetinin artmasına neden olmaktadır. Klasik tasarımda comb drive ile tek yönde salınım yapan mass, decoupling frame üzerine eklenen Paralel Plate Actuator (PPA) yardımıyla sense ekseninde de salınım yapması sağlanmıştır. Bu sayede sistem outputundan alınan değerin klasik yönteme göre %30.11 kadar artmasına ve sistem hassasiyetinin yükselmesine neden olmuştur. Bu çalışmada 2-DOF (degree of freedom) drive-modunda, 1-DOF sense-modunda olacak şekilde gyroscope tasarımı yapılmıştır. Bunlardan ikisi drive ve sense modu oluştururken diğer frame ise hem iki modu birbirinden ayırmak hem de eklenen elektrot için drive görevini görecek decoupling frame'den oluşur.