Cảm biến gia tốc (Accelerometer)

Tính năng chính của cảm biến gia tốc là nhận diện các thay đổi về hướng/góc độ của smartphone

dựa trên dữ liệu thu được và thay đổi chế độ màn hình (chế độ dọc hoặc ngang màn hình) dựa trên góc nhìn của người dùng. Ví dụ, trong trường hợp bạn muốn tăng chiều rộng hiển thị của

một trang web, bạn có thể chuyển từ chế độ dọc màn hình sang chế độ ngang màn hình. Tương tự như vậy, ứng dụng camera cũng sẽ tự động thay đổi hướng của bức ảnh đang chụp khi chúng ta thay đổi góc độ của smartphone.

Về bản chất, cảm biến gia tốc sẽ nhận diện sự thay đổi trong góc độ của smartphone bằng cách nhận biết các thay đổi về hướng trên cả 3 chiều của không gian trong trường hợp (giả sử)

smartphone rơi tự do. Một trong những ví dụ về ứng dụng của cảm biến gia tốc của điện thoại là các trò chơi đua xe: người chơi có thể "bẻ lái" bằng cách quay điện thoại/tablet theo hướng mong muốn.

2. Cảm biến gia tốc áp điện trở

Hình 1: Cấu hình cảm biến gia tốc 3 chiều Hình 2: Chồng lấp các mặt nạ sử dụng phần

mềm L-EDIT

Cảm biến gia tốc áp điện trở ba chiều (hình 1) với kích thước nhỏ 1.5×1.5×0.5 mm3 đã được chế tạo. Hiệu ứng áp điện trở

đã được ứng dụng để xác định các gia tốc tác động vào cảm biến. Hiện tượng thay đổi điện trở của vật liệu tinh thể dưới

tác dụng của ứng suất cơ được gọi là hiệu ứng áp điện trở [6, 7]. Nguyên nhân đó là đặc tính dị hướng của độ phân giải

mức năng lượng trong không gian tinh thể. Trong silíc chỉ tồn tại ba hệ số áp điện trở không phụ thuộc vào nhau là (liên hệ

dọc), (liên hệ ngang) và (cho liên hệ trượt). Đối với silíc đơn tinh thể có mật độ tạp dẫn thấp thì có thể coi những hệ số áp

điện trở , và là các hằng số. Người ta ứng dụng vật liệu biến dạng cơ là màng mỏng hay cấu trúc thanh dầm. Để đạt được

độ dãn ngang (chiều dài và chiều rộng) lớn thì cần chiều dày nhỏ và do vậy có thể bỏ qua ứng suất dọc. Lúc này phần tử

áp điện trở được cấy trên vật biến dạng cơ và mạch điện xử lý bên ngoài được thiết kế một cách thích ứng.

Trong các cảm biến gia tốc áp điện trở thì độ dịch chuyển của khối gia trọng sẽ làm thanh dầm biến dạng. Điện trở được

cấy trên các thanh dầm sẽ biến đổi tỷ lệ thuận với gia tốc tác dụng lên khối gia trọng. Các cảm biến loại này thường được

chế tạo theo công nghệ vi cơ khối 2 mặt. Cấu trúc thanh dầm và khối gia trọng sẽ được tạo hình bằng ăn mòn nhiều bước.

Việc cấy tạp chất nồng độ cao sẽ tạo ra áp điện trở trên cấu trúc thanh dầm treo vật nặng.

Ngôn ngữ lập trình ANSYS đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng cấu trúc cũng như vị trí cấy các áp điện trở [13].

Chương trình thiết kế mask L-EDIT đã được sử dụng để thiết kế các mặt nạ phục vụ cho việc chế tạo (hình 2).

Cảm biến được chế tạo thành công sử dụng công nghệ vi cơ khối. Hình 3.a và 3.b là ảnh chup cảm biến sau quá trình

bonding và được gắn vào mạch PCB phục vụ cho quá trình đo chuẩn và áp dụng.