Desenvolvimento de sensor micro maquinado para medição de forças

Caseiro, David Filipe de Sousa

http://hdl.handle.net/10400.8/3117

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David Filipe de Sousa Caseiro_Projeto.pdf		7.92 MB	Adobe PDF	Download

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Authors

Caseiro, David Filipe de Sousa

Advisor(s)

Ferreira, Carlos Daniel Henriques

Santos, Sérgio Pereira dos

Abstract(s)

O Projeto usa cada vez mais técnicas e ferramentas de simulação capazes de prever e dimensionar o comportamento dos materiais para a sua vida útil. Contudo a mudança de condições ou estado faz com que a monitorização dos materiais nas condições de trabalho represente uma adicional garantia de fiabilidade e segurança. Essa monitorização é na maior parte dos casos efetuada por sensores, a sua evolução e miniaturização têm desempenhado um papel fundamental no atual desenvolvimento tecnológico. Nos veículos automóveis a integração de micro sensores é responsável pelos baixos consumos, elevadas performances e níveis de segurança atuais. Neste sentido o principal objetivo deste trabalho é projetar um sensor micro para medição de forças podendo ter inúmeras aplicações nomeadamente em componentes estruturais dos veículos. A tecnologia escolhida em que é baseado o micro sensor de força, neste projeto, é a da piezoresistividade, conhecida pela sua linearidade, pouca histerese e possibilidade de integrar nos sensores fabricados por micro maquinagem. Recorre-se ao software "Ansys Multiphysics" para o desenvolvimento e otimização da geometria deste sensor, respeitando as regras de micro maquinagem (Apêndice I). São testadas algumas geometrias encontradas na bibliografia e realizam-se otimizações de modo a melhorar a sensibilidade ao stress. Como resultado deste trabalho é proposta uma geometria que apresenta uma sensibilidade ao stress de 3.5347 mV/V/MPa. Para verificar o método numérico, recorre-se ao método experimental para testar a funcionalidade da geometria proposta numa escala adaptada à utilização com extensómetros, apresentando-se assim o conceito de amplificador mecânico. Diferentes amplificadores são testados por método numérico e experimental, e no final são comparados os resultados. Comprovando-se assim a funcionalidade do sensor proposto para a medição de forças.