| ชื่อเรื่อง | : | การพัฒนาตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้าจุลภาค |
| นักวิจัย | : | นิมิต ชมนาวัง |
| คำค้น | : | Capacitive Pressure Sensor , Microelectromechanical Systems Technology |
| หน่วยงาน | : | สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย |
| ผู้ร่วมงาน | : | - |
| ปีพิมพ์ | : | 2557 |
| อ้างอิง | : | http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG5080023 , http://research.trf.or.th/node/7401 |
| ที่มา | : | - |
| ความเชี่ยวชาญ | : | - |
| ความสัมพันธ์ | : | - |
| ขอบเขตของเนื้อหา | : | - |
| บทคัดย่อ/คำอธิบาย | : | ตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุได้ถูกออกแบบและสร้างขึ นด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้ า จุลภาคโดยใช้ไดอะแฟรมพอลิเมอร์ในการรับรู้ปริมาณความดันก๊าซ การเคลื.อนที.ของไดอะแฟรมพอลิ- เมอร์ถูกนำมาแปรค่าความจุไฟฟ้ าของตัวเก็บประจุแบบซ.ีหวีซึ.งมีโครงสร้างเป็นพอลิเมอร์เคลือบโลหะ กำหนดรูปร่างด้วยกระบวนการเอกซ์เรย์ลิโธกราฟฟี ตัวเก็บประจุดังกล่าวประกอบด้วยอิเล็กโทรดพอลิ เมอร์เคลือบโลหะกว้างและหนา 500 μm มีช่องว่างอากาศกั นระหว่างอิเล็กโทรด 60 μm ความจุไฟฟ้ า ของตัวเก็บประจุสามารถเปลี.ยนค่าไปตามการเปลี.ยนแปลงระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดเมื.อโครงสร้าง ตัวเก็บประจุถูกติดยึดอยู่บนแผ่นไดอะแฟรมพอลิเมอร์ท.ีถูกขึงบนช่องรับความดันก๊าซรูปวงกลมซึ.งมี เส้นผ่านศูนย์กลาง 1000 μm เมื.อแผ่นไดอะแฟรมได้รับความดันก๊าซจะโก่งตัวทำให้เกิดการ เปลี.ยนแปลงระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดและทำให้ค่าความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเปลี.ยนแปลงไป ตามขนาดของความดันก๊าซ แผ่นพอลิเมอร์ที.ใช้เป็นไดอะแฟรมมีสองชนิดคือ Polyimide (PI) ความ หนา 25 μm ใช้ประกอบกับตัวเก็บประจุขึ นเป็นตัวตรวจรู้ความดัน SUT-I สำหรับย่านความดัน J – LJJ kPa และ Polydimethylsiloxane (PDMS) ความหนา 120 μm ใช้ประกอบกับตัวเก็บประจุขึ นเป็ นตัว ตรวจรู้ความดัน SUT-S สำหรับย่านความดัน J – VJJ kPa ตามลำดับ จากการทดสอบคุณสมบัติโดยใช้ ตัวตรวจรู้ความดันเชิงพาณิชย์เป็นมาตรฐานพบว่า ตัวตรวจรู้ความดัน SUT-S มีการเปลี.ยนแปลงความจุ ไฟฟ้ามากที.สุด 38.23 % ความไวเฉลี.ยเท่ากับ 4.714 fF/kPa ค่าความผิดพลาดในการวัด ± 9 % ผลตอบสนองทางเวลาทั งขาขึ นและขาลง 1 วินาที ส่วนตัวตรวจรู้ความดัน SUT-I มีการเปล.ียนแปลง ความจุไฟฟ้ามากที.สุด 3.94 % ความไวเฉลี.ยเท่ากับ 0.03343 fF/kPa ค่าความผิดพลาดในการวัด ± 7.4 % ผลตอบสนองทางเวลาช่วงขาขึ น 7 วินาที ช่วงขาลง 27 วินาที ตัวตรวจรู้ความดัน SUT-S ท.ีสร้างขึ น ได้ถูกนำไปทดสอบวัดความดันภายในยางรถจักรยานยนต์และรายงานค่าความดันผ่านระบบรับส่ง ข้อมูลไร้สาย ระบบเคร.ืองมือวัดท.ีพัฒนาขึ นมีความคลาดเล.ือน 8.27 % จากเต็มสเกล 100 kPa สามารถ รายงานความดันภายในยางรถจักรยานยนต์ได้ในรัศมี dJ เมตร Capacitive pressure sensors were designed and fabricated using microelectromechanical system technology. In this design, a polymeric diaphragm was used to transfer input gas pressure into mechanical displacement due to its deflection. Variable capacitors having 500 μm–wide and 500 μm– high interdigital electrodes were formed by x-ray lithography of SU-8 photoresist. The capacitor electrodes were coated with a conformal metal film by sputtering. Electrodes fingers were separated by 60 μ m-wide air gap. When a capacitor structure was attached at the middle of a polymeric diaphragm its electrode spacing is variable with a corresponding input gas pressure resulting in a variable output capacitance. Two type of polymeric sheets were used as input pressure diaphragm. A 25 μ m-thick Polyimide (PI) diaphragm coupling with a capacitor structure was used as an SUT-I pressure sensor for J – L J J kPa pressure range. Similarly, a 120 μ m-thick Polydimethylsiloxane (PDMS) diaphragm coupling with a capacitor structure was used as an SUT-S pressure sensor for J – V J J kPa pressure range. Both sensors were calibrated using corresponding commercial pressure sensors as pressure standard. Characterizations showed that the SUT-S pressure sensor has a maximum capacitance change of 38.23 %, an average sensitivity of 4.714 fF/kPa, an accuracy of ± 9 %, rising and falling time response of 1 second. The SUT-I pressure sensor has a maximum capacitance change of 3.94 %, an average sensitivity of 0.03343 fF/kPa, an accuracy of ± 7.4 %, a rising time response of 7 seconds and a falling time response of 27 seconds. To demonstrate its application, the SUT-S pressure sensor along with wireless trasmitter were installed inside an inflated motor-cycle tire. The apparatus can measure the tire pressure with accuracy of 8.27% from 100 kPa full scale. The measurement results can be transmitted to the wireless receiver within a radius of 40 meters. |
| บรรณานุกรม | : |
นิมิต ชมนาวัง . (2557). การพัฒนาตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้าจุลภาค.
กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย. นิมิต ชมนาวัง . 2557. "การพัฒนาตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้าจุลภาค".
กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย. นิมิต ชมนาวัง . "การพัฒนาตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้าจุลภาค."
กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2557. Print. นิมิต ชมนาวัง . การพัฒนาตัวตรวจรู้ความดันชนิดเก็บประจุด้วยเทคโนโลยีระบบกลไฟฟ้าจุลภาค. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2557.
|
