Tip:
Highlight text to annotate it
X
Bir akıllı telefon nasıl aşağı-yukarı ayırt eder EngineerGuy Serisi #4
Bana göre bu, günümüzün akıllı telefonlarındaki en harika özelliklerden biri.
Aşağı-yukarı ayrımını yapabilmek.
Devreye eklenmiş ufak bir cihaz, konum değişikliklerini
algılıyor ve ekranın dönmesini sağlıyor.
Bunun nasıl gözüktüğünü size eski bir iPhone\'da göstereyim.
İşte burada.
Bu bir ivme ölçer (akselerometre).
Sizlere bu çipin nasıl işlediğini ve nasıl yapıldığını anlatacağım
ama önce ivme ölçerler hakkında bir kaç temel bilgi.
İvme ölçerler iki temel parçaya sahiptirler.
İvmelenmesini ölçmek istediğimiz cisme bağlanmış bir muhafaza
ve bu muhafazaya bağlı olduğu halde hareket edebilen bir kütle.
Bu örnekte kütle, bir yaya bağlı ağır bir toptur.
Eğer muhafazayı hareket ettirirseniz, top geride kalarak
yayı gerdirir.
Eğer yayın ne kadar gerildiğini ölçersek
yerçekiminin gücünü ölçebiliriz.
Bunlardan üç adet kullanarak 3-boyutlu bir nesnenin
konumunu belirleyebileceğimizi kolayca görebilirsiniz.
Nesnenin z-ekseni yerçekimine dik halde dururken
sadece x-eksenindeki yayda uzama görülmekte.
Nesneyi z-ekseni yukarı gelecek şekilde çevirdiğimizde
o eksendeki ivme ölçerin yayında uzama görülecektir.
Peki bu telefon ve bu çip yerçekimindeki değişimleri nasıl ölçmekte?
Basit top ve yay modelinden biraz daha karmaşık olsa da
temel olarak aynı elemanlar söz konusudur.
Mühendisler, silikon kullanarak çipin içerisinde ufak bir ivme ölçer yarattılar.
Bu ivme ölçerde tabi ki telefona sabit bir muhafaza
ve ileri-geri hareket edebilen \"tarak benzeri\" bir bölüm bulunmakta.
Bu bölüm, topun üstlendiği sallanan ağırlık görevini görmekte.
Bu durumdaki yay, bu bölümü muhafazaya sabitleyen
silikonun esnekliğidir.
Bu merkezdeki kısmın hareketini ölçebilirsek, konumdaki
değişiklikleri algılayabileceğimiz açıkça görülmekte.
Bunun nasıl yapıldığını görmek için ivme ölçerin üç çıkıntısını inceleyelim.
Bu üç çıkıntı bir diferansiyel kondansatör oluşturmakta.
Bu, merkezi kısım hareket ettiğinde akımın akacağı anlamına gelmekte.
Mühendisler, bu akan akımın miktarını ivmelenme ile ilişkilendiriyorlar.
Bu ivme ölçer beni hayrete düşürüyor
ama bundan da hayrete düşürücü şey, böyle bir şeyi nasıl yapabildikleri.
Akıllı telefon ivme ölçeri gibi çetrefilli bir cihazı yapmak
neredeyse imkansız gibi gözükmekte.
Uzunluğu sadece 500 mikron olan bu yapı, hiç bir aletle oluşturulamaz.
Bunu yerine mühendisler, ivme ölçerin çıkıntılarını ve H-şeklindeki kısmını oluşturmak için
silikonun eşsiz kimyasal özelliklerini kullanıyorlar.
Bunu nasıl başardıklarını anlamak için
atlama tahtası benzeri dirsekli bir kirişi
katı bir silikon parçası ile
nasıl yaptıklarını göstereceğim.
Deneyler sonucu mühendisler, belli bir kristalize silikon yüzeyine
potasyum hidroksit döktüklerinde
bu sıvının piramit şeklinde bir delik oluşturana kadar silikonu erittiğini göslemlemişlerdir.
Bunun sebebi, silikonun eşsiz kristal yapısıdır.
Silikonda piramit şeklinde bir delik oluşturmak için mühendisler silikon üzerinde küçük
bir kare alan açıkta kalacak şekilde yüzeyi potasyum hidroksite dayanıklı bir maske ile kapatırlar.
Böylece sadece maskenin sınırlandırdığı kare alan içerisindeki silikon şekillendirilir.
Potasyum hidroksit silikon içerisinde dikey yönde,
yatay yönde olduğundan daha hızlı çözünür.
Piramit şekilli bir delik bu şekilde oluşturulur.
Dirsekli bir kiriş oluşturmak için mühendisler şu adımları izler.
Öncelikle yüzey, \"u şekilli\" bir kısım açıkta kalacak şekilde maskelenir.
Potasyum hidroksit önce yan yana iki başaşağı piramit oluşturur.
Bu işlem devam ederken potasyum hidroksit bu iki delik arasındaki
silikonu eritmeye devam eder.
Eğer maskenin hemen altındaki kısmı eritmeden önce
tam doğru anda potasyum hidroksiti temizlersek
yüzeyde, tabanı kare şekilli bir delik üzerinde asılı duran dirsekli bir kiriş kalacaktır.
Mühendisler akıllı telefon ivme ölçerlerini bu yöntemleri kullanarak yapmaktadırlar
ama düşünebildiğiniz gibi ivme ölçerin karmaşık yüzeyini yaratmak
bir sürü detaylı maske gerektirmektedir.
Karmaşık olsa da önemli bir nokta bu sürecin tamamı otomatikleştirilebilir.
Bu, teknolojinin minyatürleştirilmesinde kesinlikle temeldir.
Mühendisler artık bu ufak ölçekte bir çok harika şey yaratmaktadırlar.
Dakikada 300.000 defa dönebilen dişlilere sahip mikro motorlar,
mürekkep püskürtmeli yazıcıların püskürtücüleri ve benim en sevdiğim,
yarı iletken lazerlerde ışığı odaklayan mikro aynalar.
Ben Bill Hammack, Mühendis Adam.
Bu video, Sekiz Harika Mühendislik Hikayeleri kitabındaki
bir bölüme dayanmaktadır.
Kitaptaki bölümler bu konuda daha detaylı bilgi içermektedir.