Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка теоретических основ и методики проектирования электростатических МЭМП механической энергии в электрическую

Диссертация: Разработка теоретических основ и методики проектирования электростатических МЭМП механической энергии в электрическую
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для двухконденсаторных МЭМП мостового типа найдены выражения, позволяющие рассчитать оптимальные параметры электромеханической системы, при которых достигается максимальная мощность, выделяемая в резисторе нагрузки. Показано, что максимальная мощность определяется массой подвижного электрода т, частотой вынуждающей силы f, ёмкостью С0 и добротностью Q системы. Установлено, что увеличение… Читать ещё >

Разработка теоретических основ и методики проектирования электростатических МЭМП механической энергии в электрическую (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Анализ потребности в автономных источниках питания
    • 1. 2. Основные виды источников энергии
      • 1. 2. 1. Солнечная энергия
      • 1. 2. 2. Электромагнитное излучение
      • 1. 2. 3. Тепловая энергия
      • 1. 2. 4. Потоки текучих сред
      • 1. 2. 5. Механические колебания (вибрации)
      • 1. 2. 6. Другие виды источников механической энергии
      • 1. 2. 7. Энергия, порождаемая в процессе жизнедеятельности
    • 1. 3. Источники механических колебаний
    • 1. 4. Обобщённая модель преобразователя
    • 1. 5. Способы преобразования механической энергии в электрическую
      • 1. 5. 1. Электромагнитные (индуктивные) преобразователи энергии
      • 1. 5. 2. Пьезоэлектрические преобразователи энергии
      • 1. 5. 3. Электростатические (емкостные) преобразователи энергии
    • 1. 6. Электростатические преобразователи энергии
      • 1. 6. 1. Особенности функционирования
      • 1. 6. 2. Конструкции электростатических преобразователей
      • 1. 6. 3. Особенности проектирования упругих элементов
      • 1. 6. 4. Технология изготовления
    • 1. 7. Анализ характеристик электростатических генераторов
    • 1. 8. Постановка задачи
  • ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЁМКОСТЕЙ И ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ СИЛВМЭМС
    • 2. 1. Методика расчёта
      • 2. 1. 1. Общие сведения
      • 2. 1. 2. Выбор числа разбиений
    • 2. 2. Распределение зарядов по электродам
      • 2. 2. 1. Двухэлектродная структура
      • 2. 2. 2. Трёхэлектродная структура
      • 2. 2. 3. Четырёхэлектродная структура
    • 2. 3. Ёмкости и силы в плоскопараллельных МЭМС
      • 2. 3. 1. Результаты расчётов и эксперимента
      • 2. 3. 2. Влияние краевых эффектов на электрическую ёмкость
      • 2. 3. 3. Влияние краевых эффектов на электростатические силы
    • 2. 4. Влияние числа электродов на ёмкости и силы в плоскопараллельных МЭМС
      • 2. 4. 1. Электрическая ёмкость
      • 2. 4. 2. Электростатическая сила при постоянном напряжении
      • 2. 4. 3. Электростатическая сила при постоянном заряде
    • 2. 5. Влияние шероховатости поверхности на электрическую ёмкость

Потребность в беспроводных сенсорах и автономных информационно-измерительных системах вызвала проблему разработки и создания автономных источников питания. Несмотря на то, что за последние 15 лет ёмкость химических источников возросла примерно в 3 раза, во многих случаях их присутствие существенно увеличивает размеры устройств и их эксплуатационные расходы. В связи с этим, поиск альтернативных батареям и аккумуляторам источников энергии является в настоящее время предметом исследований во всём мире.

Использование возобновляемых источников питания основанных на извлечении энергии из окружающей среды взамен традиционным батареям и аккумуляторам является наиболее подходящим, этому же способствует непрерывное снижение энергопотребления современных интегральных микросхем. Возможными источниками энергии в этом случае могут являться свет, потоки жидкостей и газов, перепады давления и. температуры, радиоактивное излучение и механическая энергия колебаний, смещений, вибраций.

Анализ показывает, что вследствие распространённости и доступности источников механической энергии, наиболее подходящим является использование микроэлектромеханических преобразователей (МЭМП) (или генераторов) механической энергии в электрическую энергию. Особым фактором, способствующим их динамичному развитию, стало появление так называемых микроэлектромеханических систем (МЭМС), особенностью которых является формирование электрических и механических узлов из общего основания (например, кремниевой подложки), причём в результате использования технологии микроэлектроники обеспечивается получение МЭМП (генераторов) с высокими технико-экономическими показателями.

Наибольшее развитие получили три основных направления разработки МЭМП энергии — на основе пьезоэлектрических, электромагнитных и электростатических преобразователей. При этом с учётом необходимости изготовления МЭМП методами технологии микроэлектроники, а также получения достаточной для практических задач удельной мощности наиболее перспективными представляются электростатические (емкостные) микрогенераторы.

В настоящее время в ряде лабораторий мира активно занимаются разработкой и исследованием емкостных МЭМП энергии. Однако в большинстве случаев такие работы показывают только возможность создания генераторов, ведутся попытки рассчитать и создать конкретные, зачастую экзотические, конструкции преобразователей. Остаётся неясным, чего вообще можно достичь, какая конструкция и когда наиболее оптимальна, не в полной мере ясны достоинства и недостатки различных конструкций МЭМП, отсутствуют методики расчёта и оценки предельных параметров МЭМП.

При проектировании и создании электростатических МЭМП необходимо решать целый комплекс проблем, связанных с выбором конструкции преобразователя и схемы включения компонентов, расчётом его характеристик, проектированием и созданием упругих элементов, технологическими сложностями изготовления (аспектное отношение, вакуумирование, корпусирование). Однако часть этих проблем возникает, и в достаточной степени решена или активно решается при разработке других видов электростатических МЭМС, таких как микроактюаторы, микродвигатели, акселерометры, гироскопы, переключатели оптических микрозеркал и т. д. Прогресс же в области разработки МЭМП в первую очередь сдерживается отсутствием адекватных моделей, методик проектирования и оценки предельных параметров, что и определяет актуальность данной работы.

Целью диссертационной работы является разработка и совершенствование теоретических основ и математических моделей для расчёта характеристик МЭМП, моделирование зависимостей их свойств от параметров компонентов. Создание методики расчёта и оптимизации электростатических МЭМП, оценка их предельных характеристик. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) провести анализ и выявить преимущества и недостатки МЭМП различных конструкций и схем включения и их моделей;

2) исследовать электростатические взаимодействия в МЭМС, получить аналитические выражения для оценки ёмкостей и электростатических сил;

3) построить математические модели, разработать алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования характеристик преобразователей с различными способами модуляции ёмкостей и схемами включения компонентов, разработать теоретические основы для аналитического расчёта;

4) разработать и создать макеты преобразователей, исследовать их характеристики и провести анализ достоверности теоретических моделей;

5) оценить предельные характеристики преобразователей, создать методики расчёта и оптимизации их основных параметров.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. проведены экспериментальные и теоретические исследования основных типов МЭМП, позволившие с единых позиций выявить критические параметры, определяющие работоспособность преобразователя;

2. предложены математические модели, позволяющие с учётом краевых эффектов оценить степень влияния геометрических размеров электродов, межэлектродного зазора и взаимного смещения электродов на электростатические взаимодействия;

3. получены аналитические выражения для оценки ёмкостей и электростатических сил с учётом взаимного смещения электродов и краевых эффектов;

4. разработаны модели преобразователей, учитывающие краевые эффекты и взаимное влияние электрических и упругих сил, позволяющие оценивать основные параметры и проводить оптимизацию характеристик МЭМП.

Практическая значимость работы:

1) разработаны и предложены новые варианты МЭМП энергии, позволяющие исключить переключатели, избавиться от необходимости синхронизации фаз работы преобразователя с внешними воздействиями, уменьшить количество циклов заряда-разряда первичного источника, использовать маломощные источники питания;

2) получены выражения для оценки предельно достижимых параметров.

МЭМП с учётом взаимного влияния электрических и упругих сил, установлены ограничивающие факторы;

3) на основе полученных аналитических выражений создан комплекс программ, позволяющий сделать обоснованный выбор параметров конструкции и проводить оптимизацию на этапе предварительного проектирования;

4) разработаны и созданы действующие макеты преобразователей.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проделанной работы было получено следующее:

1. Предложена классификация микроэлектромеханических преобразователей механической энергии в электрическую, позволившая предложить новые типы преобразователей (с последовательной схемой, двухконденсаторный МЭМП с одним переменным конденсатором и с мостовой схемой включения компонентов).

2. Выявлены преимущества и недостатки различных конструкций и схем включения МЭМП:

• показано, что преобразователи с последовательной схемой включения компонентов позволяют избавиться от использования переключателей и необходимости синхронизации работы ключей с изменениями направления действия внешней силы, а также использовать многочастотный режим, при этом средняя энергия, потребляемая ими от источника питания, равна нулю;

• при использовании двухконденсаторных схем удаётся существенно уменьшить количество циклов разряда-заряда первичного источника, а при использовании двух переменных конденсаторов ещё и увеличить выходную мощность;

• мостовая схема включения позволяет использовать менее мощные первичные источники.

3. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для расчёта ёмкостей и электростатических сил в МЭМС, позволившие рассчитать с учётом краевых эффектов зависимости ёмкостей и электростатических сил от величины межэлектродного зазора и площади перекрытия электродов и найти аналитические выражения, позволяющие рассчитывать данные зависимости в интервалах 0< и 0<�х/Ь< с погрешностью не более 12%.

4. Установлено, что даже в отсутствие взаимного смещения лишь для d/b <0.02 и d/b <0.05 значения ёмкостей могут быть найдены по формуле ИПК (без учёта краевых эффектов) с погрешностью менее 5% и 10%, соответственно, а при d/b = 0.5 погрешность составит уже около 65%.

При увеличении взаимного смещения электродов х влияние краевых эффектов возрастает. Так при х/Ь = 0.8 и d/b = 0.02 погрешность в оценке значения ёмкости по модели ИПК увеличится до 35%, а при d/b = 0.5 — до 300%.

5. Показано, что значения электростатических сил, рассчитанные с использованием выражений, полученных в рамках модели ИПК, существенно отличаются от значений, рассчитанных с учётом краевых эффектов. В результате, например, при постоянном заряде значения нормальной компоненты нормированной силы в точке d/b = 1, рассчитанные в приближении ИПК и с учётом краевых эффектов, отличаются более чем на 270%.

6. Разработаны модели, алгоритмы и программное обеспечение для моделирования характеристик преобразователей энергии, позволившие существенно сузить диапазон поиска значений параметров преобразователя, удовлетворяющих техническому заданию, а при заданных значениях напряжения источника питания VQ, внешней силы F0 и максимального смещения электродов получить исходные данные для расчёта упругого подвеса и переменного конденсатора:

• для преобразователя с параллельным включением компонентов и изменяющейся площадью перекрытия установлено, что энергия, накопленная в конденсаторе к концу цикла преобразования, превысит энергию, позаимствованную от внешнего источника, только если C0F02/(2kb2) < 1/5, a F0/kb > 2/15. Показано, что для получения максимального значения накопленной энергии при максимальном отношении энергии, полученной к концу цикла преобразования, к энергии, позаимствованной от внешнего источника, оптимальными являются значения C0F02/(2&&2) в интервале от 0.02 до 0.025;

• для преобразователей с параллельным включением компонентов и изменением межэлектродного зазора установлено, что основным ограничивающим факторюм повышения мощности в МЭМП с параллельным расположением электродов является эффект схлопывания, а с гребенчатым расположением электродов — условие сохранения системой положительной жёсткости. В результате для МЭМП с параллельным расположением электродов максимальный заряд на обкладках переменного конденсатора не должен превышать значения dyj2kC0(l-F0/kd)/3, а с гребенчатым расположением электродов — bd^2kC0 .

При этом максимальная энергия, накопленная в конденсаторе, и максимальное напряжение к концу цикла преобразования в первом случае не превысят значений 0.25kd и yjl6kd2/27 С0, а во втором — b2kd2 / 2 и 8yjkd2/2C0. Показано, что при учёте краевых эффектов величина параметра С, характеризующего превышение выработанной энергии по отношению к полученной от внешнего источника, при увеличении отношения d/b существенно уменьшается. Так для d/b >0.5 максимально достижимое значение С, может уменьшиться по сравнению со значением, рассчитанным в рамках модели ИПК, более чем в 5 раз. Кроме того, если в модели, основанной на концепции ИПК, не имело смысла использование данного преобразователя при F0/kd< ¼, то с учётом краевых эффектов это значение может возрасти до 1/3, что необходимо учитывать при проектировании;

• для одноконденсаторных преобразователей с последовательным включением компонентов и изменяющейся площадью перекрытия установлено, что при b/d >100 значение z, необходимо выбирать в диапазоне (0.1453 + 0.59z2)<0. При этом максимум отдаваемой энергии при выбранном z2 будет достигаться при z, = 0.049 + 0.215z2. Для этого, в свою очередь, потребуется приведённая сила F0/kb = 0.049 — 0.785z2;

• для преобразователей с двумя переменными конденсаторами и изменением площади перекрытия электродов максимально допустимое значение C0V02 /2kb2 не может превышать 0.25, а с изменением межэлектродного зазора: максимальный заряд на обкладках переменного конденсатора не должен превышать значения dyJkC0 /2, а максимальное напряжение — значения bd~Jk/2C0, при этом полезная энергия, отдаваемая в нагрузку, будет определяться выражением 2rF2!(k{ - г)), где г = 2О2 / (C0kd2);

• для двухконденсаторных МЭМП мостового типа найдены выражения, позволяющие рассчитать оптимальные параметры электромеханической системы, при которых достигается максимальная мощность, выделяемая в резисторе нагрузки. Показано, что максимальная мощность определяется массой подвижного электрода т, частотой вынуждающей силы f, ёмкостью С0 и добротностью Q системы. Установлено, что увеличение приложенного напряжения в МЭМП мостового типа с изменяющейся площадью перекрытия электродов приводит к увеличению резонансной частоты системы в отличие от двухконденсаторных систем с изменением межэлектродного зазора. Добиться увеличения мощности, выделяемой в нагрузке, при данной конструкции преобразователя можно также, используя многочастотный режим.

7. Разработаны и созданы макеты однои двухконденсаторных преобразователей механической энергии в электрическую, на которых проведены исследования работы различных конструкций и схем включения компонентов, показано хорошее согласие результатов экспериментов с рассчитанными характеристиками.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Chandrakasan, A. Trends in low power digital signal processing / A. Chandrakasan, R. Amirtharajah, J. Goodman, W. Rabiner // Proceedings of the 1998 1. EE International Symposium on Circuits and Systems. — 1998. — P. 604−607.
  2. Amirtharajah, R. Self-Powered Signal Processing Using Vibration-Based Power Generation / R. Amirtharajah, A.P. Chandrakasan // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1998. — Vol. 33. — No. 5. — P. 687−695.
  3. Sauerbrey, J. A 0.5-V 1-p.W successive approximation ADC / A. Sauerbrey, D. Schmitt-Landsiedel, R. Thewes // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2003. -Vol. 38.-P. 1261−1265.
  4. Amirtharajah, R. Circuits for Energy Harvesting Sensor Signal Processing / R. Amirtharajah, J. Wenck, J. Collier, J. Siebert, B. Zhou // DAC 2006, San Francisco, California, USA. 2006. — P. 639−644.
  5. Lee, H.-S. Analog-to-Digital Converters: Digitizing the Analog World / H.-S. Lee, C. G. Sodini // Proceedings of the IEEE. 2008. — Vol. 96. — No. 2. — P. 323 334.
  6. Chandrakasan, A.P. Next Generation Micro-power Systems / A.P. Chandrakasan, D.C. Daly, J. Kwong, Y.K. Ramadass // 2008 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers. 2008. — P. 2−5.
  7. Vullers, R.J.M. Micropower energy harvesting / R.J.M. Vullers, R. van Schaijk, I. Doms, C. Van Hoor, R. Mertens // Solid-State Electronics. 2009. — Vol. 53.-P. 684−693.
  8. Soykan, O. Power sources for implantable medical devices / O. Soykan // Business Briefing: Medical Device Manufacturing & Technology. 2002. — P. 7679.
  9. Kamarudin, S. Overview on the challenges and developments of micro-direct methanol fuel cells (DMFC) / S. Kamarudin, W. Daud, S. Ho, U. Hasran // J. Power Sources. -2007. Vol. 163. — P. 743−754.
  10. Friedman, D. A low-power CMOS integrated circuit for field-powered radiofrequency identification / D. Friedman, H. Heinrich, D-W. Duan // Proceedings of the 1997 IEEE Solid-State Circuit Conference. 1997. — Vol. 474. — P. 294−295.
  11. Chalasani, S. A survey of energy harvesting sources for embedded systems / S. Chalasani, J.M. Conrad // Southeast conference. 2008. — P. 442−447.
  12. Mateu, L. Review of Energy Harvesting Techniques and Applications for Microelectronics / L. Mateu, F. Moll // Proceedings of the SPIE. 2005. — Vol. 5837. -P. 359−373.
  13. Roundy, S. A study of low level vibrations as a power source for wireless sensor nodes / S. Roundy, P.K. Wright, J. Rabaey // Computer Communications.2003.-Vol. 26.-P. 1131−1144.
  14. Roundy, S. Energy Scavenging for Wireless Sensor Networks: with special focus on vibration / S. Roundy, P.K. Wright, J.M. Rabaey. Boston.: Kluwer Publishers Group, 2004. — 212 p.
  15. Paradiso, J.A. Energy scavenging for mobile and wireless electronics / J.A. Paradiso, T. Starner // IEEE Pervasive Сотр. 2005. — Vol. 4. — P. 18−27.
  16. Roundy, S. Power sources for wireless sensor nodes / S. Roundy, D. Stein-gart, L. Frechette, P. Wright, J. Rabaey // Lecture Notes in Computer Science.2004.-Vol. 2920.-P. 1−17.
  17. Starner, T. Human-Generated Power for Mobile Electronics / T. Starner, J.A. Paradiso // Low-Power Electronics Design, C. Piguet, ed., CRC Press, 2004, chapter 45, P. 1−35.
  18. Starner, T. Human powered wearable computing / T. Starner // IBM Systems Journal. 1996. — Vol. 35. — No. 3−4. — P. 618−629.
  19. Dewei, J. Human power-based energy harvesting strategies for mobile electronic devices / J. Dewei, L. Jing // Front. Energy Power Eng. China. 2009. — Vol. 3. — No. l.-P. 27−46.
  20. Romero, E. Energy scavenging sources for biomedical sensors / E. Romero, R.O. Warrington, M.R. Neuman // Physiol. Meas. 2009. — Vol. 30. — P. 35−62.
  21. , Э.Г. Состояние и перспективы микро- и наноэлектромеханики / Э. Г. Косцов // Автометрия. 2009. — Т. 45. — № 3. — С. 3−52.
  22. Akyildiz, I.F. Wireless sensor networks: a survey / I.F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci // Computer Networks. 2002. — Vol. 38. — P. 393 422.
  23. Mitcheson, P.D. Energy Harvesting From Human and Machine Motion for Wireless Electronic Devices / P.D. Mitcheson, E.M. Yeatman, G.K. Rao, A.S. Holmes, T.C. Green // Proceedings of the IEEE. 2008. — Vol. 96. — No. 9. — P. 1457−1486.
  24. Roundy, S. Improving Power Output for Vibration-Based Energy Scavengers / S. Roundy, E.S. Leland, J. Baker, E. Carleton, E. Reilly, E. Lai, В., Otis, J.M. Ra-baey, P.K. Wright, V. Sundararajan // IEEE Pervasive Computing. 2005. — Vol. 4. — P. 28−36.
  25. Torres, E.O. Energy-Harvesting System-in-Package Microsystem / E.O. Torres, G.A. Rincon-Mora // Journal of Energy Engineering. 2008. — Vol. 134. — No. 4.-P. 121−129.
  26. Arms, S.W. Power Management for Energy Harvesting Wireless Sensors / S.W. Arms, C.P. Townsend, D.L. Churchill, J.H. Galbreath, S.W. Mundell // SPIE Int’l Symposium on Smart Structures & Smart Materials. 2005. — P. 1−9.
  27. Elvin, N.G. Feasibility of structural monitoring with vibration powered sensors / N.G. Elvin, N. Lajnef, A.A. Elvin // Smart Mater. Struct. 2006. — Vol. 15. -P.977−986.
  28. Torah, R. Self-powered autonomous wireless sensor node using vibration energy harvesting / R Torah, P. Glynne-Jones, M. Tudor, T. O’Donnell, S. Roy, S. Beeby // Meas. Sci. Technol. 2008. — Vol. 19. — P. 1−8.
  29. Torfs, T. Bert gyselinckx body-heat powered autonomous pulse oximeter / T. Torfs, V. Leonov, C.V. Hoof // 5th IEEE conference on sensors. 2006. — P. 427 430.
  30. Puccinelli, D. Wireless sensor networks: applications and challenges of ubiquitous sensing / D. Puccinelli, M. Haenggi // IEEE Circuits and Systems Magazine. 2005. — Vol. 3 — No. 3. — P. l 9 — 29.
  31. Shockley, W. Detailed balance limit of efficiency of p-n junction solar cells / W. Shockley, H. Queisser // J. Appl. Phys. 1961. — Vol. 32. — P. 510−519.
  32. Raghunathan, V. Design Considerations for Solar Energy Harvesting Wireless
  33. Embedded Systems / V. Raghunathan, A. Kansal, J. Hsu, J. Friedman, M. Srivastava th
  34. IEEE-ACM International Conference on Information Processing in Sensor Networks.-2005.
  35. Bouvier, J. A smart card CMOS circuit with magnetic power and communications interface / J. Bouvier, Y. Thorigne, S. Abou Hassan, M.J. Revillet, P. Senn // Proceedings of the 1997 IEEE Solid-State Circuit Conference. 1997. — Vol. 474. -P. 296−297.
  36. Rowe, D. Miniature low-power high-voltage thermoelectric generator / D. Rowe, D. Morgan, J. Kiely // Electronics Letters. 1989. — Vol. 25. — No. 2. — P. 166−168.
  37. Stordeur, M. Low Power Thermoelectric Generator self-sufficient energy supply for micro systems / M. Stordeur, I. Stark // 16th International Conference on Thermoelectrics. — 1997. P. 575−577.
  38. Krivchenko, G. Hydraulic Machines: Turbines and Pumps / G. Krivchenko. -CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 2nd edition, 1994.
  39. Veld, B. Harvesting mechanical energy for ambient intelligent devices / B. Veld, D. Hohlfeld, V. Pop // Inf. Syst. Front. 2009. — Vol. 11. — P. 7−18.
  40. Stephen, N.G. On energy harvesting from ambient vibration / N.G. Stephen // Journal of Sound and Vibration. 2006. — Vol. 293. — P. 409-^125.
  41. Beeby, S.P. Energy harvesting vibration sources for microsystems applications / S.P. Beeby, M.J. Tudor, N.M. White // Meas. Sci. Technol. 2006. — Vol. 17. -P. 175−195.
  42. Horowitz, S.B. A MEMS acoustic energy harvester / S.B. Horowitz, M. Shep-lak, L.N. Cattafesta, T. Nishida // J. Micromech. Microeng. 2006. — Vol. 16. — P. 174−181.
  43. Hayakawa, M. Electronic wristwatch with generator / U.S. Patent No. 5.001.685, March 1991.
  44. Roundy, S. On the Effectiveness of Vibration-based Energy Harvesting / S. Roundy // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2005. — Vol. 16. -P. 809−823.
  45. Williams, C.B. Analysis of a micro-electric generator for Microsystems / C.B. Williams, R.B. Yates // Sensors and Actuators A. 1996. — Vol. 52. — P. 8−11.
  46. Beeby, S.P. A microelectromagnetic generator for vibration energy harvesting / S.P. Beeby, R.N. Torah, M.J. Tudor, P. Glynne-Jones, T. O’Donnell, C.R. Saha, S. Roy // J. Micromech. Microeng. 2007. — Vol. 17. — No. 7. — P. 1257−1265.
  47. Kulah, H. An electromagnetic micro power generator for low-frequency environmental vibrations / H. Kulah, K. Najafi // Micro Electro Mechanical Systems — 17th IEEE Conference on MEMS (Maastricht). 2004. — P. 237−240.
  48. Shearwood, C. Development of a resonant electromagnetic micro-generator / C. Shearwood, R.B. Yates // Electronic letters. 1997. — Vol. 33. — No. 22. — P. 1883−1884.
  49. Williams, C.B. Development of an electromagnetic micro-generator / C.B. Williams, S. Shearwood, M.A. Harradine, P.H. Mellow, T.S. Birsch, R.B. Yates // IEEE Proc.: Circuits Devices Syst.-2001.-Vol. 148.-No. 6.-P. 337−342.
  50. Roundy, S. A piezoelectric vibration based generator for wireless electronics / S. Roundy, P.K. Wright // Smart Mater. Struct. 2004. — Vol. 13. — P. 1131−1142.
  51. Sodano, H.A. Estimation of electric charge output for piezoelectric energy harvesting / H.A. Sodano, G. Park, D.J. Inman // Strain 2004. — Vol. 40. — No. 2. -P. 49−58.
  52. Sodano, H.A. A Review of Power Harvesting from Vibration using Piezoelectric Materials / H.A. Sodano, D.J. Inman // The Shock and Vibration Digest. 2004. -Vol. 36.-No. 3.-P. 197−205.
  53. Galhardi, M.A. A review of power harvesting on mechanical vibrations using piezoelectric materials and applications / M.A. Galhardi, Т.Н. Guilherme, V.L. Junior // 7th Brazilian Conference on Dynamic, Control and Applications. — 2008. — P. 1−9.
  54. Liu, J.-Q. A MEMS-based piezoelectric power generator array for vibration energy harvesting / J.-Q. Liu, H.-B. Fang, Z.-Y. Xu, X.-H. Mao, X.-C. Shen, D. Chen, H. Liao, B.-C. Cai // Microelectronics Journal. 2008. — Vol. 39. P. 802−806.
  55. Tashiro, R. Development of an electrostatic generator for a cardiac pacemaker that harnesses the ventricular wall motion / R. Tashiro, N. Kabei, K. Katayama, F. Tsuboi, K. Tsuchiya // J. Artif. Organs. 2002. — P. 239−45.
  56. Miao, P. MEMS inertial power generators for biomedical applications / P. Miao, P.D. Mitcheson, A.S. Holmes, E.M. Yeatman, T.C. Green, B.H. Stark // Microsystem Technology. 2006. — Vol. 12. — P. 1079−1083.
  57. Sterken, T. Motion-based generators for industrial applications / T. Sterken // Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS & MOEMS Stre-sa, Italy, 26−28 April 2006.
  58. Roundy, S. Micro-electrostatic vibration-to-electricity converters / S. Roundy, P.K. Wright, K.S.G. Pister // Proceedings of IMECE. 2002. — ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition. — P. 1−10.
  59. Meninger, S. Vibration-to-Electric Energy Conversion / S. Meninger, J. Oscar Mur-Miranda, R. Amirtharajah, A.P. Chandrakasan, J.H. Lang // IEEE Transactionon VLSI systems. 2001. — Vol. 9. — No. 1. — P. 64−76.
  60. Mitcheson, P.D. MEMS electrostatic micropower generator for low frequency operation / P.D. Mitcheson, P. Miao, B.H. Stark, E.M. Yeatman, A.S. Holmes, T.C. Green // Sensors and Actuators A. 2004. — Vol. 115. — P. 523−529.
  61. Sterken, T. Characterisation of an electrostatic vibration harvester / T. Ster-ken, G. Altena, P. Fiorini, R. Puers // Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS & MOEMS Stresa, Italy, 25−27 April 2007.
  62. Chiu, Y. A capacitive vibration-to-electricity energy converter with integrated mechanical switches / Y. Chiu and V.F.G. Tseng // J. Micromech. Microeng. 2008. -Vol. 18.-P. 1−8.
  63. Chiu, Y. Design and fabrication of a micro electrostatic vibration-to-electricity energy converter / Y. Chiu, C.-T. Kuo, Y.-S. Chu // Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS & MOEMS Stresa, Italy, 26−28 April 2006.
  64. Salem, M.S. Effect of Parallel Capacitance in Increasing Output Power of Electrostatic MEMS Converters / M.S. Salem, M.S. Salem, A.A. Zekry, H.F. Ragai // IEEE ICM December 2007.
  65. Kuehne, I. Power MEMS A capacitive vibration-to-electrical energy converter with built-in voltage / I. Kuehne, A. Frey, D. Marinkovic, G. Eckstein, H. Sei-del // Sensors and Actuators A. — 2008. — Vol. 142. — P. 263−269.
  66. Nounou, A. A lateral comb-drive structure for energy scavenging / A. Nou-nou, H.F. Ragaie // Proceedings 2004 International Conference on Electrical, Electronic and Computer Engineering, ICEEC'04. 2004. — P. 553−556.
  67. Yen, B.C. A Variable-Capacitance Vibration-tOrElectric Energy Harvester / B.C. Yen, J.H. Lang // IEEE Transactions on circuits and systems. 2006. — Vol. 53. -No. 2.-P. 288−295.
  68. Mitcheson, P.D. Architectures for Vibration-Driven Micropower Generators / P.D. Mitcheson, T.C. Green, E.M. Yeatman, A.S. Holmes // Journal of Microelec-tromechanical systems. 2004. — Vol. 13. — No. 3. — P. 429140.
  69. Peano, F. Design and Optimization of a MEMS Electret-Based Capacitive Energy Scavenger / F. Peano, T. Tambosso // Journal of Microelectromechanical systems. 2005. — Vol. 14. — No. 3. — P. 429135.
  70. Suzuki, Y. Energy Harvesting from Vibration Using Polymer Electret / Y. Suzuki // Invited talk, IEEE Int. Symp. Micro-NanoMechatoronics and Human Science, Nagoya 2008. — P. 180−183.
  71. Naruse, Y. Electrostatic micro power generation from low-frequency vibration such as human motion / Y. Naruse, N. Matsubara, K. Mabuchi, M. Izumi, S. Suzuki // J. Micromech. Microeng. 2009. — Vol. 19. — P. 1−5.
  72. Hoffmann, D. Fabrication, characterization and modelling of electrostatic micro-generators / D. Hoffmann, B. Folkmer, Y. Manoli // J. Micromech. Microeng. — 2009.-Vol. 19.-P. 1−11.
  73. Mitcheson, P.D. Power processing circuits for electromagnetic, electrostatic and piezoelectric inertial energy scavengers / P.D. Mitcheson, T.C. Green, E.M. Yet man // Microsyst. Technol. 2007. — Vol. 13. — P. 1629−1635.
  74. , И.Л. Анализ возможности создания микроэлектронного электростатического генератора энергии / И. Л. Багинский, Э. Г. Косцов // Автометрия. -2002. -№ 1. С. 107−122.
  75. , И.Л. Микроэлектронные высокоэнергоёмкие генераторыэнергии / И. Л. Багинский, Э. Г. Косцов // Микросистемная техника. — 2002. — № 6.-С. 24−26.
  76. , В.П. МЭМ электростатический генератор энергии / В. П. Драгунов, Э. Г. Косцов // Нано- и Микросистемная техника. 2007. — № 11.- С.47— 53.
  77. , В.П. Микромеханический электростатический преобразователь / В. П. Драгунов // Доклады АН ВШ РФ. 2007. — Т. 8 — № 1. — С. 69−79.
  78. , В.П. Предельные характеристики микроэлектромеханических преобразователей энергии / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Научный вестник НГТУ. 2009. — Т. 34. — № 1. — С. 129−141.
  79. , В.П. Анализ электромеханических процессов в МЭМП с изменяющейся площадью перекрытия электродов / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Научный вестник НГТУ. 2009. — Т. 35 — № 2. — С. 115−127.
  80. , В.П. Взаимосвязь электромеханических параметров МЭМП мостового типа / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Доклады АН ВШ РФ. 2009. -Т. 12 -№ 1. — С. 88−98.
  81. , В.П. Емкостной МЭМП с последовательной схемой включения компонентов / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Доклады АН ВШ РФ. -2009.-Т. 13-№ 2.-С. 106−116.
  82. , Д.И. Анализ параметров латеральных микроэлектромеханических преобразователей с электродами из различных материалов / Д. И. Остертак, М. Н. Лютаева, В. П. Драгунов // Сборник научных трудов НГТУ. 2009. -№ 2 (56).-С. 47−52.
  83. , В.П. Особенности функционирования электростатических микрогенераторов энергии / В. П. Драгунов, Э. Г. Косцов // Автометрия. 2009. -Т. 45.-№ 3. — С. 62−73.
  84. , В.П. Оценка параметров МЭМ преобразователей с электродами из разных материалов / Драгунов В. П., Лютаева М. Н. // Электроника Сибири. 2008. — № 3. — С. 93−96.
  85. Sterken, T. Novel design and fabrication of a MEMS electrostatic vibration scavenger / T. Sterken, P. Fiorini, K. Baert, G. Borghs, R. Puers // Power MEMS Conference, Kyoto, Japan. 2004. — P. 18−21.
  86. Mitcheson, P.D. Performance limits of the three MEMS inertial energy generator transduction types / P.D. Mitcheson, E.K. Reilly, T. Toh, P.K. Wright, E.M. Yeatman // J. Micromech. Microeng. 2007. — Vol. 17. — P. 211−216.
  87. Paracha, A.M. A Silicon MEMS DC/DC Converter for Autonomous Vibration-to-Electrical-Energy Scavenger / A.M. Paracha, P. Basset, D. Galayko, F. Marty, T. Bourouina // IEEE electron device letters. 2009. — Vol. 30. — No. 5. — P. 481 483.
  88. Mizuno, M. Investigation of a resonance microgenerator / M. Mizuno, D. Chetwynd // J. Micromech. Microeng. 2003. — Vol. 13. — P. 209−216.
  89. Boland, J.S. Arrayed liquid rotor electret power generator systems / J.S. Bol-and, J.D.M. Messenger, H.W. Lo, Y.C. Tai // Proc. MEMS '05, Miami. 2005. — P.618.621.
  90. Tsutsumino, Т. Seismic power generator using high-performance polymer electret / T. Tsutsumino, Y. Suzuki, N. Kasagi, Y. Sakane. // Proc. MEMS '06, Istanbul. 2006. — P. 98−101.
  91. Yoon, J.-B. A high-Q tunable micromechanical capacitor with movable dielectric for RF applications / J.-B. Yoon, С. T.-C. Nguyen // Technical Digest, IEEE Int. Electron Devices Meeting, San Francisco, California. 2000. — P. 489−492.
  92. Yeh, R. Single mask, large force, and large displacement electrostatic linear inchworm motors / R. Yeh, S. Hollar, K.S.J. Pister // Journal of Microelectromechan-ical Systems. 2002. — Vol. 11. — No. 4. — P. 330−336.
  93. , А.В. Эмиссионная томография плазмы в технологических реакторах микроэлектроники / А. В. Фадеев, К. В. Руденко, В. Ф. Лукичёв, А. А. Орликовский // Микроэлектроника. 2009. — Т. 38. — № 2. — С. 107−121.
  94. Chen, C.-S. Squeeze and viscous dampings in micro electrostatic comb drives / C.-S. Chen, W.-J. Kuo // Sensors and Actuators A. 2003. — Vol. 107. — P. 193−203.
  95. Marques, A.F. Modelling the electrostatic actuation of MEMS: state of theart 2005 / A.F. Marques, R.C. Castello, A.M. Shkel // IOC-DT-P-2005−18 September 2005.-P. 1−33.
  96. Lee, A.P. Repetitive impact testing of micromechanical structures / A.P. Lee, A.P. Pisano // Sensors and Actuators A. 1993. — Vol. 39. — No. 1 — P. 73−82.
  97. Rocha, L.A. Full characterisation of pull-in in single-sided clamped beams / L.A. Rocha, E. Cretu, R.F. Wolffenbuttel // Sensors and Actuators A. 2004. — Vol. 110.-P. 301−309.
  98. Zhang, Y. Numerical and analytical study on the pull-in instability of micro-structure under electrostatic loading / Y. Zhang, Y. Zhao // Sensors and Actuators A. 2006. — Vol. 127. — P. 366−380.
  99. Leus, V. Fringing field effect in electrostatic actuators / V. Leus, D. Elata // Technical Report ETR-2004−2, Technion (Haifa, Israel, 2004).
  100. Palmer, H.B. Capacitance of a parallel-plate capacitor by the Schwartz-Christoffel transformation / H.B. Palmer // Transaction on AIEE. 1937. — Vol. 56. — № 3.-P. 363−366.
  101. Elliot R.S. Electromagnetics. New York: McGraw-Hill, 1966. — 631 p.
  102. Chang, W.H. Analytic IC-metal-line capacitance formulas / W. H. Chang // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1976. — Vol. MTT-24. — P. 608−611.
  103. Yuan, C.P. A simple formula for the estimation of the capacitance of two-dimensional interconnects in VLSI circuits / C.P. Yuan, T.N. Trick // IEEE Electron Device Lett. 1982. — Vol. EDL-3. — P. 391−393.
  104. Sakurai, T. Simple formulas for two- and three-dimensional capacitances / T. Sakurai, K. Tamaru // IEEE Trans. Electron Devices. 1983. — Vol. ED-30. — P. 183−185.
  105. Van de Meijs, N. VLSI circuit reconstruction from mask topology / N. Van de Meijs, J.T. Fokkema // Integration. 1984. — Vol. 2. — P. 85−119.
  106. Yang, H. Microgyroscope and microdynamics / Ph. D. Dissertation, December, 2000.
  107. Bao, M.H. Handbook of sensors and actuators. 2001. — Vol. 8. — P. 144 145.
  108. Electrostatic analysis of a comb-finger actuator with Schwarz-Christoffer conformal mapping / P. Bruschi, A. Nannini, F. Pieri, G. Raffa, B. Vigna, S. Zerbini // ST Journal of Research. 2004. — Vol. 4. — No. 1. — P. 38−52.
  109. Dual BIE approaches for modeling electrostatic MEMS problems with thin beams and accelerated by the fast multipole method / Y.J. Liu // Engineering Analysis with Boundary Elements. 2006. — Vol. 30. — P. 940−948.
  110. , В.П. Расчёт латеральной составляющей электростатической силы в МЭМС / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Научный вестник НГТУ. -2009. № 1 (34). — С. 229−232.
  111. , В.П. Расчёт нормальной составляющей электростатической силы в МЭМС / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Сборник научных трудов НГТУ. 2009. — № 1 (55). — С. 40−45.
  112. , В.П. Электростатические взаимодействия в МЭМС со встречно-штыревой структурой / В. П. Драгунов, Д. И. Остертак // Доклады АН ВШ РФ. 2009. — № 1 (12).-С. 99−106.
  113. , В.П. Влияние краевых эффектов на электрическую ёмкость в МЭМС / В. П. Драгунов, В. А. Колчужин, Д. И. Остертак // Доклады АН ВШ РФ. 2009. — № 2 (13). — С. 97−105.
  114. Ostertak, D. Investigations of the structural, optical, and electrical properties of Pbo.8Sn0.2Te layers grown on Si (100) using BaF2/CaF2 buffer / D. Ostertak, M.
  115. Friedrich, A. Velichko, V. Ilyushin, and D.R.T. Zahn // Thin Solid Films. 2009. -Vol. 517.-P. 4599^1604.
  116. , Б.М. Исследование поверхности пластин карбида кремния методом атомно-силовой микроскопии / Б. М. Синельников, Н. И. Каргин,
  117. A. С. Гусев, В. А. Гридчин, С. В. Дорогой, Л. В. Михнев, А. Е. Москвинова, Д. И. Остертак // Вестник СевКГТУ. 2006. — № 5 (9). — С. 5−8.
  118. , А.А. Морфологическая перестройка поверхности пленки CaF2(100) под действием электронного пучка дифрактометра / А. А. Величко,
  119. B.А. Илюшин, Д. И. Остертак, Н. И. Филимонова // Современные проблемы геодезии и оптики: Сборник научных статей. Новосибирск: СГГА., 2006. — С. 5053.
  120. , Ю.Я. Расчёт электрической ёмкости / Ю. Я. Иоссель, Э. С. Кочанов, М. Г. Струнский. Ленинград: Энергоиздат, 1981. — 288 с.
  121. Ghosh, S. Estimation of capacitance of different conducting bodies by the method of rectangular subareas / S. Ghosh, A. Chakrabarty // Journal of Electrostatic. 2008. — Vol. 66. — P. 142−146.
  122. , Д.И. Экспериментальное определение параметров емкостных МЭМП / Д. И. Остертак // Сборник научных трудов НГТУ. 2009. — № 3 (57). -С. 65−74.
  123. Ostertak, D. Experimental Evaluation of Parameters of the Capacitive MEMS Converters / D. Ostertak // International school and seminar Internano'2009, Session IV, October 28−31, NSTU, Novosibirsk. 2009. — P. 97−102.
  124. Остертака Дмитрия Ивановича
  125. Методики расчёта электрической ёмкости в системах со сложной конфигурацией проводников с учётом их конечных размеров.
  126. Экспериментальных данных по исследованию электрической ёмкости в системах с проводниками сложной формы.
  127. Рекомендаций по использованию аппроксимационных формул при расчёте электрической ёмкости.
  128. Использование указанных результатов позволяет сократить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и натурных испытаний, а также повысить качество проектирования.
  129. Triada-TV" 167, N-Danchenko st, Novosibirsk, 630 087, Russia Tcl/Гах (383) 308−11−32,308−12−34 E-mail: info@triadatv.ru www. trindatv ru
  130. Декан РЭФ НГТУ, д.т.н., проф.
  131. Технический директор ООО «НПП Триада-ТВ»
  132. ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ1. НПО «ЭКБС"630 064, Новосибирская область, г. Новосибирск, ул. Немировича-Данченко, 145 т. (383) 346−32−93
  133. Р/с 40 702 810 505 999 998 976 в ФАКБ «РОССИЙСКИЙ КАПИТАЛ» Новосибирский
  134. БИК 45 004 777 ИНН 5 401 262 299
  135. Настоящий акт составлен в том, что при разработке автоматизированного стенда для диагностики сбалансированности автомобильных колёсных дисков в ООО НПО «ЭКБС» использовались результаты исследований Д.И. Ос-тертака в виде:
  136. Методики оценки параметров колебаний с помощью емкостных преобразователей.
  137. Остертака Дмитрия Ивановича
  138. Методики расчёта напряжения переключения (Ккр) с учётом краевых эффектов.
  139. Методики расчёта электростатической силы прижима с учётом влияния краевых эффектов.
  140. Оценка минимальной и максимальной ёмкостей в состояниях включено и выключено.
  141. Использование указанных результатов позволило ускорить процесс проектирования и повысить его качество.1. Главный инженер
  142. ЗАО «Системы телевещания», к.т.н.1. Р.Т. Сулайманов
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!