3D моделювання мікросенсорів та їх інженерний аналіз в САПР

Abstract

В бакалаврській роботі предсталено аналіз сучасних тенденцій розвитку мікросистем та впровдження технологій для їх проектування [1, 2]. Виготовлення мікроелектромеханічних систем - MEMS (MicroElectroMechanical Systems) дозволяє зменшити витрати матеріалів на їх створення і відповідно енергоспоживання. Разом з тим, від розробників МЕМС вимагають дослідження напружено-деформованого стану їх базових елементів для забезпечення надійності. Застосування API функціоналу САПР у проектуванні базових елементів МЕМС дозволить забезпечити їх автоматизацію [3, 4]. В кваліфікаційній роботі проведено класифікацію МЕМС та визначено обєкт дослідження, а саме мікросенсори резистивного типу. Розглянуто способи підєднання таких елементів МЕМС та реалізовано їх математичне моделювання. Для проведення 3D моделювання мікросенсорів застосовано систему автоматизоаного проектування Solidworks. Розроблено аналітичні моделі типових мікросенсорів резистивного типу в САПР Solidworks та досліджено їх напружено-деформований стан. Отримано залежності між їх вхідними (зміна тиску, магнітного поля, температури) і вихідними (вихідна напруга) параметрами для подальшого системного аналізу мікропередавачів в МЕМС. Розглянута методика 3D моделювання мікросенсорів може бути успішно застосована в наскрізному проектуванні МЕМС. Об'єктом дослідження є мікросенсори резистивного типу. Предметом дослідження є методи для проведення 3D моделюванння мікросенсорів в САПР. Метою даної роботи є застосування технологій 3D моделюванння САПР для проведення інженерного аналізу мікросенсорів в САПР. 4 Практичне значення одержаних результатів дослідження полягає в розробці ефективних методів для 3D моделювання мікросенсорів резистивного типу за допомогою САПР та проведення на їх основі інженерного аналізу. Досягнення в цій області може привести до створення потужних інструментів для автоматизованого проектування МЕМС.

The bachelor's thesis presents an analysis of modern trends in the development of microsystems and the implementation of technologies for their design [1, 2]. The production of microelectromechanical systems - MEMS (MicroElectroMechanical Systems) allows you to reduce the cost of materials for their creation and, accordingly, energy consumption. At the same time, MEMS developers are required to study the stress-strain state of their basic elements to ensure reliability. The use of CAD API functionality in the design of basic MEMS elements will allow for their automation [3, 4]. In the qualification work, the classification of MEMS was carried out and the object of research was determined, namely resistive microsensors. Methods of connecting such MEMS elements were considered and their mathematical modeling was implemented. The Solidworks automated design system was used to conduct 3D modeling of microsensors. Analytical models of typical resistive microsensors were developed in Solidworks CAD and their stress-strain state was investigated. Dependencies between their input (change in pressure, magnetic field, temperature) and output (output voltage) parameters were obtained for further system analysis of microtransmitters in MEMS. The considered method of 3D modeling of microsensors can be successfully applied in end-to-end design of MEMS. Study object – resistive microsensors. Scope of research – methods for conducting 3D modeling of microsensors in CAD. Goal of research – apply 3D CAD modeling technologies to conduct engineering analysis of microsensors in CAD. The practical significance of the research results is the development of effective methods for 3D modeling of resistive microsensors using CAD and conducting 6 engineering analysis based on them. Achievements in this area can lead to the creation of powerful tools for automated MEMS design.