Masterproeven 2013-2014
Ontwerp van een MEMS-gebaseerde hoogtemeter voor verbeterde indoor-navigatie
Probleemstelling:
Naast de toepassing in navigatiesystemen voor voertuigen beschikken ook de modernere generaties van smartphones over GPS-chips voor positiebepaling. Dergelijke smartphones bieden de gebruiker niet enkel een mobiel navigatie-systeem, maar het wordt ook mogelijk om gerichte informatie aan te bieden op basis van de positie waarop men zich bevindt. Navatiesysteem die enkel steunen op een GPS-ontvanger scoren evenwel bijzonder zwak bij slechte ontvangstcondities. Dit is zeker het geval binnen in gebouwen, wat zeker voor smartphones een praktische beperking vormt. Om ervoor te zorgen dat navigatiesystemen onder slechtere ontvangstcondities kunnen blijven werken, worden meer en meer bijkomende sensoren toegepast. Deze omvatten MEMS-gebaseerde acceleratiesensoren, gyroscopen, en magnetische sensoren die als elektronisch kompas gebruikt worden.
Ook moderne MEMS-gebaseerde druksensoren vinden hun toepassing in verbeterde navigatiesystemen. Het GPS-systeem heeft inherent een heel beperkte resolutie in de hoogte --- typisch niet beter dan 10 meter -- en werkt, zoals hiervoor aangegeven, slecht binnen gebouwen. Met enkel een GPS-ontvanger is het praktisch niet mogelijk om b.v. te detecteren op welke verdieping van een parkeergarage men zich bevindt. Dit wordt wel mogelijk door gebruik te maken van een hoogtemeter op basis van een druksensor. Het meetprincipe waarop men zich hierbij baseert is dat de luchtdruk varieert met de hoogte. Door nu de resolutie van de sensor voldoende hoog te maken kan men ervoor zorgen dat hoogteverschillen van de orde van 10 cm kunnen gedetecteerd worden. Dit is ruim voldoende om bij te houden op welke verdieping men zich bevindt.
Doelstelling:
Deze thesis loopt in samenwerking met Melexis die o.a. sensoren voor automotive toepassingen levert. De eigenlijke MEMS sensor zal door Melexis beschikbaar gesteld worden. De student(e) staat in voor het ontwerp en de realisatie van de uitleescircuits op chip-niveau. Hierbij kan vertrokken worden van een ontwerp dat reeds in de CAS onderzoeksgroep ontwikkeld werd voor andere specificaties (lagere resolutie). Doordat het bedrijf typisch mikt op automotive toepassingen zal ook heel wat aandacht besteed worden aan de co-integratie van zelftest functies die de betrouwbaarheid van het systeem vergroten.
Student: Wouter Tielemans
Promotor: Prof. Pieter Rombouts
Scriptiebegeleider: dr. ir. Johan Raman