Logo des Repositoriums
Zur Startseite
  • English
  • Deutsch
Anmelden
  1. Startseite
  2. SuUB
  3. Dissertationen
  4. Entwicklung eines energieeffzienten MEMS-Sensorsystems zur zweidimensionalen Messung von Luftströmungen mit drahtlosen Sensorknoten
 
Zitierlink DOI
10.26092/elib/3159

Entwicklung eines energieeffzienten MEMS-Sensorsystems zur zweidimensionalen Messung von Luftströmungen mit drahtlosen Sensorknoten

Veröffentlichungsdatum
2024-06-18
Autoren
Hartgenbusch, Nico  
Betreuer
Lang, Walter  
Gutachter
Kempen, Ludger  
Zusammenfassung
Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines MEMS-Sensorsystems, zur Detektion von Geschwindigkeit und Richtung von Luftströmungen, mit Hilfe von drahtlosen
Sensornetzwerken. Diese kommen bei der Untersuchung der Strömungsverhältnisse in Kühllagern für Äpfel zum Einsatz.
Zwei wesentlichen Aufgabenstellungen stehen im Fokus dieser Arbeit. Die eine umfasst den
Entwurf, die Herstellung sowie die Charakterisierung eines thermischen MEMS-Strömungssensors, welcher gleichzeitig Strömungsgeschwindigkeit als auch Strömungsrichtung ermittelt. Den zweiten Aufgabenbereich bildet die Entwicklung eines energieeffizienten Ansteuerungsverfahrens für diesen Sensor.
Bei der Entwicklung des Sensors kommt ein Design zum Einsatz, bestehend aus einer
zentralen Heizerstruktur. Diese ist umringt von vier, um 90° versetzte Thermopiles, welche
sich so paarweise gegenüberliegen. Auf diese Weise werden zwei zueinander orthogonale
Anteile der Strömung erfasst, aus denen sich die Geschwindigkeit (Betrag) und die Richtung
(Phase) ermitteln lassen. Der Sensor besitzt eine Grundfläche von 2 mm x 2 mm. Die Herstellung erfolgt auf einer Basis von Silizium. Hierbei werden sowohl Heizer- als auch Thermopilestrukturen aus Wolfram-Titan hergestellt. Letztere zusätzlich aus dotiertem Poly-Silizium. Die Strukturen befinden sich auf einer dünnen Membran aus Siliziumnitrid.
Aufgrund der Verwendung in Drahtlosen Sensornetzwerken, spielt die Energieeffizienz eine entscheidende Rolle. Hierzu wird ein innovatives Ansteuerungsverfahren vorgestellt, welches die Heizerstruktur des thermischen Strömungssensors durch kurze Impulse mit konstanter Energie anregt. Gegenüber herkömmlicher Verfahren mit kontinuierlicher Heizeranregung, ermöglicht diese gepulste Ansteuerung eine Energiereduktion von bis zu 99%. Resultierend lässt sich auf diese Weise bei einer Strömungsgeschwindigkeit um die 0,1 m/s eine Winkelauflösung von unter 1° erzielen.
Schlagwörter
Mikrosystemtechnik

; 

Flowsensor

; 

Stömungsmessung

; 

Energieeffizienz
Institution
Universität Bremen  
Fachbereich
Fachbereich 01: Physik/Elektrotechnik (FB 01)  
Dokumenttyp
Dissertation
Lizenz
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Sprache
Deutsch
Dateien
Lade...
Vorschaubild
Name

2D-Flow_Meas_-_Diss_NH.pdf

Size

61.35 MB

Format

Adobe PDF

Checksum

(MD5):c08096a6b002640b62248bbed8bed348

Built with DSpace-CRIS software - Extension maintained and optimized by 4Science

  • Datenschutzbestimmungen
  • Endnutzervereinbarung
  • Feedback schicken