Computational Simulation for Square Diaphragms of a Piezoresistive Pressure Sensor

Authors

  • Renan Gabbi Instituto Federal Farroupilha - Campus Panambi
  • Luiz Antônio Rasia Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ
  • Antonio Carlos Valdiero Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ
  • Maiara Thaís Tolfo Gabbi Universidade Federal de Santa Maria - UFSM

Keywords:

Piezoresistivity, Sensor Element, Finite Element Method.

Abstract

This paper presents a methodology for analytical computation and computational simulation using the finite element method - FEM for a piezoresistive sensor element in flexible polymer substrate A4 paper type. The computational simulation aims to find the region of greatest mechanical stress of the clamped square diaphragm set in the four sides, when a pressure is applied. The steps for the simulation are the definition of the geometry, generation of the mesh, inclusion of the properties of the material and execution of the simulation. The mathematical modeling of maximum mechanical stress is described analytically and computationally using ANSYS software. The analytical calculations were compared with the computational simulation and presented a relative percentage error of 13.61% for the maximum mechanical stress and 1.96% for the maximum deflection. In this work, it is verified that the piezoresistor should be positioned in the middle of the diaphragm edges a / b = 1 to take advantage of the maximum mechanical stress curves. The result is extremely important and will define the best location for deposition of graphite films in future fabrications of sensor elements.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Renan Gabbi, Instituto Federal Farroupilha - Campus Panambi

Renan Gabbi é graduado em Matemática Licenciatura pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ (2010) e Mestre em Modelagem Matemática pela UNIJUÍ (2013). Iniciou em 2015 o Doutorado em Modelagem Matemática pela UNIJUÍ. Atualmente é Docente no Instituto Federal Farroupilha - Campus Panambi.

Luiz Antônio Rasia, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ

Luiz Antônio Rasia possui graduação em Física (1986), especialização em Ensino de Física (1991), mestrado (1997) e doutorado (2009) em Engenharia Elétrica com área de concentração em Microeletrônica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Atualmente é professor adjunto da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUI atuando no programa Strictu Sensu de Mestrado e Doutorado em Modelagem Matemática, Campus Ijuí-RS e no Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial no campus Panambi-RS.

Antonio Carlos Valdiero, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ

Antonio Carlos Valdiero é Engenheiro Mecânico (UFRJ, 1992), Mestre em Engenharia Mecânica (UFSC, 1994) e Doutor em Engenharia Mecânica (UFSC, 2005), ambos os títulos com ênfase no Projeto de Sistemas Mecânicos. É Professor Efetivo Adjunto da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul  - UNIJUÍ, onde leciona desde 1994 e exerceu o cargo de Pró-Reitor do Campus Panambi de 2005 a 2010. Desde 2011 é Coordenador do Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial no campus Panambi - RS.

Maiara Thaís Tolfo Gabbi, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM

Maiara Thaís Tolfo Gabbi possui graduação em Ciências Econômicas pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Campus Palmeira das Missões/RS. Atualmente, mestranda no Programa de Pós-Graduação em Agronegócios (PPGAGR/UFSM) - Linha de pesquisa: Competitividade da Cadeia Produtiva da Soja.

Downloads

Published

2019-08-16

How to Cite

Gabbi, R., Rasia, L. A., Valdiero, A. C., & Tolfo Gabbi, M. T. (2019). Computational Simulation for Square Diaphragms of a Piezoresistive Pressure Sensor. IEEE Latin America Transactions, 16(12), 2963–2969. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/133

Issue

Vol. 16 No. 12 (2018): Ordinary Issue

Section

Articles