Diseño y simulación de un acelerómetro con respuesta de sensibilidad mejorada

espanolThe capacitive accelerometers based on microelectromechanical systems (MEMS), are widely used in the automotive industry, in seismic detection, and in military applications. The sensitivity is one of their main characteristics, which widely benefit their use in front of small acceleration changes. In this work, the elements considered in the analyses of these systems are mass and suspension beams, which constitute a mass-spring system. The mathematical modelling establish its mechanical response. Based on the equations of sensitivity and frequency of displacement response sets out the criteria to determine the geometry of the mass and the length of suspension beams are obtained in order to improve the sensitivity response. The importance of the stiffness constant is also considered as part of the design. In this case, the changes in the mass produces irregular geometries that, at the same time, allows to increase the beam’s length. The improvement in the sensitivity value permits the actuation at lower levels of acceleration. In addition, the simulation of the vibration mode, corresponding to the in-plane displacement, is carried out with the purpose of determining the appropriate frequency for the system operation. Material used for the actuator implementation is silicon. ANSYS is the software used to carry out simulations and characterization of the analyzed systems. EnglishLos acelerometros capacitivos basados en sistemas microelectromecanicos (MEMS), son ampliamente utilizados en la industria automotriz, en deteccion sismica y en aplicaciones militares. La sensibilidad es una de sus caracteristicas principales, la cual beneficia ampliamente su uso frente a pequenos cambios de aceleracion. En este trabajo, los elementos considerados en el analisis de estos sistemas son masa y brazos de suspension, los cuales constituyen un sistema masa-resorte. Su modelado matematico muestra la respuesta mecanica del sistema. Con base en las ecuaciones para calcular la respuesta del desplazamiento de la masa y de la frecuencia de desplazamiento, se establecen los criterios para determinar la geometria de la masa y la longitud de los brazos de suspension, con la finalidad de mejorar su respuesta en sensibilidad de desplazamiento. La importancia de la constante de rigidez es tambien considerada. En este caso, los cambios en la masa producen geometrias irregulares que al mismo tiempo permiten el incremento en la longitud de los brazos. La mejora en la sensibilidad permite la actuacion a bajos niveles de aceleracion. Ademas, la simulacion del modo de vibracion de desplazamiento en el plano es llevada a cabo con el proposito de determinar la frecuencia apropiada para la operacion del sistema. El material utilizado para la implementacion de los acelerometros es silicio. Ansys es el software utilizado para llevar a cabo las simulaciones y caracterizacion de los sistemas analizados