RDBU| Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos

Desenvolvimento de sensor de pressão para aplicação industrial

Mostrar registro simples

Autor Pereira, Ricardo dos Santos;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/3775150322448894;
Orientador Cima, Carlos Alberto;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/5243090206817487;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Desenvolvimento de sensor de pressão para aplicação industrial;
Resumo O presente trabalho apresenta as tecnologias de sensores piezoresistivos empregados na medição de pressão. Os sensores de pressão são utilizados em uma vasta gama de aplicações, dentre as quais a área industrial possui uma importante parcela do mercado. O trabalho aborda a história dos sensores de pressão e também o conhecimento necessário para realizar o projeto de um sensor de pressão piezoresistivo para uso industrial. Uma importante análise a ser realizada é a de deformação mecânica do elemento elástico do sensor. São elencadas as informações necessárias para realizar tal projeto, juntamente com os detalhes e considerações que devem ser observados durante o seu desenvolvimento. Também é apresentado o princípio de funcionamento dos sensores piezoresistivos, que é um elemento fundamental no entendimento do sensor proposto. O elemento piezoresistor de deformação utilizado no desenvolvimento do projeto possui um destaque, por ser um piezoresistor em silício, cujo projeto e manufatura foi totalmente desenvolvido nacionalmente. O trabalho descreve as etapas e a metodologia utilizada no projeto, construção e escolhas dos materiais utilizados no sensor de pressão. O projeto do sensor de pressão foi testado e validado através de simulação no software COMSOL. Após a construção de protótipos do sensor de pressão, eles foram caracterizados. Foram projetados, fabricados e testados dois diferentes processos de conexão elétrica que podem ser empregados para realizar a conexão elétrica dos elementos piezoresistores: solda de fios e adesivos condutivos. Os sensores de pressão fabricados por meio da solda de fios mostraram melhor desempenho e menor dependência com relação à variação de temperatura de operação. Também foi proposto e implementado um método de compensação térmica da resposta do sensor, no qual obteve-se uma redução significativa no erro do sensor. O sensor sem compensação térmica possui um erro 5,5 vezes superior ao sensor que possui o método de compensação térmica proposto.;
Abstract This work presents the piezoresistive sensor technologies used in pressure measurement. Pressure sensors are used in a wide range of applications, among which the industrial area has an important market share. The work covers the history of pressure sensors and also the knowledge necessary to carry out the design of a piezoresistive pressure sensor for industrial use. The analysis of the mechanical deformation of the elastic element of the sensor is a very important part of its design. The information and details needed to design the pressure sensor are listed. The work presents some design considerations that must be observed during its development. The operating principle of piezoresistive sensors is also presented, which is a fundamental element for understanding the proposed sensor. The deformation piezoresistor element used in the development of the project is highlighted. It is a silicon piezoresistor, whose design and manufacture has been fully developed nationally. The work describes the methodology used in the design, construction and how the materials used in the pressure sensor were chosen. The design of the pressure sensor was tested and validated through simulation in the COMSOL software. After the construction of prototypes of the pressure sensor, they were characterized. Two different electrical connection processes for the piezoresistor elements were designed, manufactured and tested: wire bonding and conductive adhesives. Pressure sensors manufactured by wire bonding presents better performance and less dependence on operating temperature variation. A method for the sensor thermal compensation was proposed and implemented. A significant reduction in sensor error was thus obtained. The sensor without thermal compensation has an error 5.5 times greater than the sensor that has the proposed thermal compensation method.;
Palavras-chave Sensor de pressão; Análise de deformação; Pressure sensor; Piezoresistor; Displacement analysis;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2020-03-24;
Agência de fomento Nenhuma;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9273;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica;


Arquivos deste item

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Buscar

Busca avançada

Navegar

Minha conta

Estatística