國立台灣師範大學 機電科技學系

台灣師範大學機電科技學系 C. R. Yang, NTNU MT

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微致動與感測器分析與設計 微致動與感測器分析與設計

Analysis and Design of

Analysis and Design of MicroactuatorMicroactuatorand and MicrosensorMicrosensor

楊 啟 榮 博士

教 授

國立台灣師範大學 機電科技學系

Tel: 02-7734-3506; 0955-052-392 E-mail: ycr@ntnu.edu.tw

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課 課 程 程 資訊 資訊

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課 號： MTC0016

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名 稱：微致動與感測器分析與設計

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英文名稱 ：Analysis and Design of Microactuator and

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學 分：3

類 別：選修

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適修年級 ：碩/學士生(大碩合開)

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對 象：具機械、電機工程背景知識之研究生

授課老師 ：楊啟榮 博士

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課程講義 ：微致動與感測器分析與設計講義

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教學目標 教學目標

微致動器與微感測器又稱為微轉換器(micro-transducer)，在微 機電系統中扮演很重要的角色，本課程是微機電系統原理與應 用課程之延伸，將由傳統電動機械驅動原理介紹，擴展至微致 動器與微感測器的設計與製作，內容包括各種微型致動器與感 測器的工作原理、製程分析、系統整合模擬與測試，期使學生 能有獨立的微型致動器與感測器分析設計與製作能力。

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感測與致動原理 感測與致動原理 感測器 感測器

致( 致 (

制) 制 )動器 動器

將一物理量(力、位移、角度、振動、音波、流量、溫度)或化學量(

化學成份、pH值、濃度、鹽度、黏度、密度、比重)的變化轉換成 電性輸出，如將力、位移或角度的變化轉變成電壓、電容或電阻的 變化量。

與感測器相反，將某一種能源作為輸入，產生物理量的變化，如引

擎、馬達。

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轉換器 轉換器( (傳感器 傳感器 )原理 ) 原理

環境中的 物理量或 化學量

電性訊號 轉換成可 讀性物理 或化學量

數位式溫度計

pH值量測計

生物感測器示意圖

生物感測器示意圖

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微電子

微電子 + + 微機械 微機械 = = 微機電系統 微機電系統

(Micro Electro Mechanical System, MEMS)

把玩齒輪的螞蟻(IMT, Germany) 3D Optical Scanner3D Optical Scanner(ADI, USA)

旋轉式微馬達 可變聚焦位置透鏡

微致動器在微機電系統中扮演很重要的角色

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Functional passive:

Mirror

Engine:

Comb actuator

Transmitting mechanism:

Linkage, gear Sandia National Lab.

Micro optical scanner Micro optical scanner

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-8- 懸吊系統感測器

座位姿態記憶裝置 側邊氣囊加速度計 ABS車速感測器 智慧型後視裝置

防止翻覆感測器

防傾斜/內側防護裝置 胎壓感測器

座位偵測器 前方氣囊加速度計

油量偵測器

引擎溫度感測器

紅外線夜視裝置

燃油流量感測器 燃油品質感測器

距離警告雷達 車燈調平裝置

衛星定位導航裝置

抬頭顯示器

微感測器在汽車工業的應用

微感測器在汽車工業的應用

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Wii獨創性遊戲軟體與輸入方式 Wii 獨創性遊戲軟體與輸入方式

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MEMS 3

MEMS 3軸加速度感應晶片 軸加速度感應晶片

Wii利用加速度當作輸入方式Wii

利用加速度當作輸入方式(

多軸動作感應技術)

原相科技：任天堂遊戲機Wii感測晶片獨家供應商

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高階數位相機中，鏡頭常以內建陀螺 儀達到機械式防手震，效果較光學式 防手震為佳。

如果沒有MEMS，iPhone螢幕就無 法垂直旋轉成水平顯示。

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1. 姿勢輸入：取代遊戲機的開關、按鈕、滾輪、搖桿…等搖控產品。

2. 影像穩定：用於攝錄影機、數位相機…等產品(防手震)。

3. 顯示器定位：用於可攜式多媒體播放機(畫面自動回饋補正)。

4. 硬碟磁頭損毀保護：用於具硬碟裝置的電子產品。

5. 導航：用於GPS、電子羅盤…等產品(早期應用於導彈控制、機器人、

無人飛機等軍事用途)。

6. 生物監測：用於計步器、血壓監測器…等醫療運動產品。

7. 振動感測：用於汽車安全氣囊感測器、傾斜感測器以及防鎖死系統…

等汽車安全監控；洗衣(碗)機或烘衣(碗)機…等家用產品。

多軸動作感應系統的技術與應用 多軸動作感應系統的技術與應用

MEMS加速度計搭配陀螺儀成慣性量測系統

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課程架構 課程架構

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課程預計進度 課程預計進度

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微致動器原理與應用技術

微感測器原理與應用技術

微光機電系統與應用技術

微流體系統與應用技術

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評分原則 評分原則

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出 席 率 與 上 課 態 度 (20%) 、 書 面 報 告 ( 注 意 格 式 要 求)(80%) 。

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用功與否，決定分數的高低；若是太混，仍然會難逃被當 的命運。

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本課程非營養學分，請作好心理準備才選修！！

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書面報告 書面報告

1. 翻譯一篇至少五頁之SCI級國際期刊論文，主題內容以微致動器或 微感測器技術為主，其需事先經過授課教師認可(E-mail to Yang)，

認可時間最晚為兩週內。

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請選擇SCI期刊論文，而非會議論文(請注意兩者之不同)。

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要有期刊名、卷數、頁數等論文出處標註。

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將論文

改成

再寄給老師審閱 2. 國際期刊論文必須找2010年以後之論文。

3. 繳交論文翻譯Word檔案、期刊原文Pdf檔，置於姓名+學號(如楊啟

4. 繳交之報告格式，需符合授課教師指定之格式(何謂指定格式，請見

參考補充資料) ，千萬不可太多錯字，否則將退回報告不予計分。

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書面報告- 書面報告 - 翻譯範圍？ 翻譯範圍？

1. 篇名

2. 姓名+學號＋單位 楊啟榮 99087733 台灣師範大學機電科技學系 3. 圖穿插在內文中。

4. 翻譯內文全部直到結論。

5. 參考文獻原文複製排列整齊即可。

6. 作者簡歷自傳不要處理。

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1. 書面報告格式介紹(請認真體會格式的要求)。

2. 如何尋找國際期刊論文？

zGoogle: http://scholar.google.com/

輸入關鍵字或作者名即可……

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上課原則與配合事項 上課原則與配合事項

1. 事假、病假必須於上課前，以簡訊、E-mail請假，或由可

信賴之同學轉告。

2. 無故曠課(不定時點名)多次 ，每次期末總成績扣5分(建議

期中退選)。

3. 上課手機關機！

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課輔時間 課輔時間

研究室位置：科技學院地下一樓工B03室