Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
143499	Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.	A frost sensor system using MEMS technology / MEMS teknolojisi ile buz(lanma) algılama sistemi Yazar:ZAFER SALMAN Danışman: DOÇ. DR. TAYFUN AKIN Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering Dizin:	Onaylandı Yüksek Lisans İngilizce 2003 133 s.
Bu tezde, MEMS (Mikro Elektro Mekanik Sistemler) teknolojisi ile üretilen, buzdolaplarındaki buzlanmayı çözme sisteminde kullanılacak bir buz algılama sisteminin geliştirilmesi anlatılmaktadır. Mikroişlenmiş kapasitif basınç duyargası buzlanma duyargası olarak kullanılmıştır. Kapasitif basınç duyargasının çalışma prensibi, esnek bir diyaframın yüksek gerilim uygulandığında aşağıya doğru eğilmesine dayanır. Bu diyafram iki elektrotlu bir kapasitörün üst elektrodudur. Alt elektrota yüksek gerilim uygulandığında, elektrot esnek diyaframa eletrostatik güç uygular. Normalde, diyafram gerilim uygulandığında aşağı doğru eğilir; ancak üzerinde buzlanma varsa diyafram eğilmez. Bağıl olarak düşük bir gerilime yüksek eğilim veren bir duyarga kullanılmıştır. Diyafram çapı 804 (im, diyafram kalınlığı 6 [im ve kapasitif aralığı 2 jim olan bir duyarga kullanılmıştır. Bu duyarga, çeşitli basınç duyargaları arasında en düşük çalışma gerilimine sahiptir. Çalışma gerilimi düştükçe bu gerilim değerinin kontrol devresi tarafından üretilmesi de kolaylaşır. Buz eritme işleminin başlatılması kontrol tasarımının yapılması ile elde edilmiştir. Kontrol tasarımı, kontol devresi yardımı ile gerçekleştirilir. Kontol devresi, buz duyargasını yüksek gerilimlerle çalıştır ve bu çalışmaların sonucuna göre buz eritme işleminin başlamasına karar verir. Bu devre analog ve sayısal olmak üzere iki kısımda oluşur. Analog kısım duyargadan gelen analog veriyi alır ve sayısala çevirir. Sayısal kısım ise sayısala çevrilmiş olan analog veriyi kullanarak buz eritme işleminin başlatılmasına karar verir. Kontrol devresi tüm kontrol tasarımını yaklaşık 17 dakikada gerçekleştirir. Böylece, eğer koşullar sağlanırsa her 17 dakikada bir buz eritme işlemi başlatılır. Kontrol devresi tarafından harcanan güç, yüksek gerilim uygulanan zamanlar dahil, 0.55 W'dir. Duyarganın karşılaşacağı zor çevre koşulları düşünülerek, buz duyargasının paketlenmesine de öneri getirilmiştir. Paket şekli buz duyargasının havacılık endüstrisi, buzdolapları ve meteoroloji uygulamaları gibi çok soğuk yerlerde kullanılmasına izin vermektedir. Sensor #1, diğer duyargalar arasından daha iyi performans gösterdiği için de seçilmiştir. Bu duyarganın sıcaklık değişimine ve su-buz faz geçişlerine tepkileri ile üzerinde buz oluştuğunda doğrusallığını koruması da incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: MEMS, buz eritme/çözme, kontrol tasarımı ve paketleme.
This thesis presents the development of a frost sensing system using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology to be used in a defrosting control unit in refrigerators. The frost sensor is based on a micromachined capacitive sensor with a deflectable thin silicon diaphragm and a fixed electrode on a glass substrate forming the two sides of the capacitor. When there is no frost on the thin diaphragm, it deflects and approaches to the bottom electrode with the application of a high actuation voltage, increasing the capacitance of the sensor; when there is frost on the thin diaphragm, it prevents the deflection, revealing the presence of the frost/ice. A particular sensor has been used to achieve high deflection with relatively low actuation voltage. This sensor has a diaphragm diameter of 804 \xm, diaphragm thickness of 6 um, and capacitive gap of 2 um. The sensor has a second capacitor with a thick diaphragm, which is used as a reference capacitor in a differential readout circuit. The sensor and some parts of the readout electronics is placed on an alumina substrate and hybrid connected to each other using wire bonds and conductive epoxy. This hybrid unit is then attached to a TO-8 package and covered with a special epoxy to protect the sensor and the hybrid components and to achieve a reliable packaging even for aggressive environmental conditions. A control circuit is developed for detection of frost and the initialization of the defrosting. The circuit actuates the frost sensor in every 17 minutes with high voltages according to a control scheme and determines the initialization of defrosting according to the result of actuations. This circuit consists of an analog and a digital part, and consumes 0.55 W power at the highest actuation voltages. In conventional refrigerators, defrosting consumes 15% of the total energy consumption; with this suggested approach, it is expected that this value can be decreased to 8-13%. The sensor and the control circuit are tested in refrigerators, and its operation is verified. Detailed tests are conducted to determine the sensor's response to temperature variations, its linearity under frost accumulation, and its response during water-frost/ice phase transformations. Keywords: Frost sensor, MEMS, Silicon Micromachining, Defrosting, Control Scheme, and Packaging.