Unachohitaji kujua kuhusu MEMS Accelerometers kwa Ufuatiliaji wa Hali

Bidhaa nyingi zilizojumuishwa sana na rahisi kupeleka hali ya ufuatiliaji ambayo hutumia mfumo wa umeme wa mfumo wa umeme wa umeme (MEMS) kama sensa ya msingi inavyoonekana kwenye soko. Bidhaa hizi za kiuchumi husaidia kupunguza gharama ya jumla ya kupelekwa na umiliki na, katika mchakato, kupanua ulimwengu wa vifaa na vifaa ambavyo vinaweza kufaidika na mpango wa ufuatiliaji wa hali. Accemometers ya MEMS ya hali thabiti yana sifa nyingi za kupendeza ikilinganishwa na sensorer za mitambo, lakini kwa bahati mbaya matumizi yao kwa ufuatiliaji wa hali yamezuiliwa kwa programu ambazo zinaweza kuvumilia utumiaji wa sensorer za chini za bandwidth kwa bidhaa kama gharama ya chini, sensorer mahiri za msingi. Kwa ujumla, utendaji wa kelele hautoshi kutumikia programu za uchunguzi ambazo zinahitaji kelele ya chini juu ya masafa ya juu zaidi na upelekaji wa zaidi ya 10 kHz. Sauti za chini za kasi za MEMS zinapatikana leo na viwango vya msongamano wa kelele mahali popote kutoka 10 µg / √Hz hadi 100 µg / √Hz, lakini imezuiliwa kwa kHz chache ya upelekaji wa data. Hii haijazuia wabuni wa ufuatiliaji wa hali kutoka kwa kutumia MEMS na utendaji wa kelele ambayo ni sawa tu katika dhana zao mpya za bidhaa na kwa sababu nzuri. Kama teknolojia inayotegemea hali-elektroniki-dhabiti na vifaa vya utengenezaji wa semiconductor vilivyojengwa, MEMS inatoa faida kadhaa za kulazimisha na za thamani kwa mbuni wa bidhaa za ufuatiliaji wa hali. Kuweka kando sababu ya utendaji, hapa kuna sababu kuu kwa nini viboreshaji vya MEMS inapaswa kuwa ya kupendeza kwa mtu yeyote katika uwanja wa ufuatiliaji wa hali.       Kielelezo 1. Picha ya skanning darubini ya elektroni (SEM) ya kiharusi kisicho na nguvu cha MEMS. Vidole vya polysilicon vinasimamishwa kwenye tundu lililofadhaika ili kuwezesha harakati na uwezo wa umeme sawia na kuongeza kasi hupimwa na vifaa vya elektroniki vya hali ya karibu. Wacha tuanze na saizi na uzani. Kwa matumizi ya hewa, kama vile mifumo ya ufuatiliaji wa afya na matumizi (HUMS), uzito ni ghali sana, na gharama ya mafuta ya maelfu ya dola kwa pauni. Pamoja na sensorer nyingi ambazo hupelekwa kwenye jukwaa, akiba ya uzito inaweza kufurahiwa ikiwa uzito wa kila sensa unaweza kupunguzwa. Leo, kifaa cha juu cha MEMS cha utendaji wa juu kwenye kifurushi cha uso-chini na chini ya 6 mm × 6 mm katika nyayo inaweza kuwa chini ya gramu. Ukubwa huu mdogo na asili iliyojumuishwa sana ya bidhaa nyingi za MEMS pia huwezesha mbuni kupunguza ukubwa wa kifurushi cha mwisho, kupunguza uzito. Muunganisho wa kifaa cha kawaida cha MEMS ni usambazaji mmoja unaofanya iwe rahisi kusimamia na kujikopesha kwa urahisi kwa kiunga cha dijiti ambacho kinaweza kusaidia kuokoa kwa gharama na uzito wa nyaya, pia. Umeme-hali ya umeme pia inaweza kuathiri saizi ya transducer. Fomu ndogo ya triaxial iliyowekwa kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa (PCB) na kuingizwa kwenye nyumba ya kupendeza inayofaa kuweka na kuweka kwenye mashine, inaweza kusaidia kuwezesha kifurushi kidogo kidogo, ikitoa kubadilika zaidi kwa uwekaji na uwekaji kwenye jukwaa. Kwa kuongezea, vifaa vya MEMS vya leo vinaweza kujumuisha idadi kubwa ya umeme wa hali ya usambazaji wa umeme, kutoa viunganisho vya analog au dijiti na nguvu ndogo sana kusaidia kuwezesha bidhaa zisizo na waya zinazotumiwa na betri. Kwa mfano, ADXL355, azimio kubwa, kasi ya kasi ya kasi ya triaxial ina kiunganishi cha pamoja cha Σ-Δ analog-to-digital (ADC), na azimio bora la bits 18 na kiwango cha data ya pato la 4 kSPS, na hutumia chini ya 65 µA kwa kila mhimili. Mada ya juu ya mzunguko wa hali ya ishara ya MEMS na tofauti za pato la analog na dijiti ni ya kawaida na hufungua chaguzi kwa mbuni wa transducer ili kubadilisha sensa kwa hali anuwai, na kuwezesha mabadiliko ya njia za dijiti zinazopatikana katika mipangilio ya viwandani. Kwa mfano, chips za transceiver za RS-485 zinapatikana sana na itifaki za soko wazi, kama Modbus RTU, zinapatikana kupakia kwenye microcontroller iliyo karibu. Suluhisho kamili la mpelekaji linaweza kutengenezwa na kuwekwa na vidonge vidogo vya juu vya nyayo ambavyo vinaweza kutoshea ndani ya maeneo madogo ya PCB, ambayo inaweza kuingizwa kwenye vifurushi ambavyo vinaweza kusaidia udhibitisho wa uthabiti wa mazingira unaohitaji sifa za kihemmetic au salama ndani. MEMS imeonyesha kuwa na nguvu sana kwa mabadiliko katika mazingira, vile vile. Maelezo ya mshtuko wa kizazi cha leo cha vifaa imeelezwa kwa 10,000 g, lakini kwa kweli inaweza kuvumilia viwango vya juu zaidi bila athari kwa uainishaji wa unyeti. Usikivu unaweza kupunguzwa kwa vifaa vya majaribio vya kiatomati (ATE) na kutengenezwa na kujengwa ili kuwa thabiti kwa muda na joto hadi 0.01 ° C kwa sensa ya azimio kubwa. Operesheni ya jumla, pamoja na maelezo ya mabadiliko ya kukabiliana, inaweza kuhakikishiwa kwa viwango vya joto pana, kama -40 ° C hadi + 125 ° C. Kwa sensa ya monolithic triaxial na chaneli zote kwenye substrate sawa, unyeti wa mhimili wa msalaba wa 1% hutajwa kawaida. Mwishowe, kama kifaa iliyoundwa kupimia vector ya mvuto, accelerometer ya MEMS ina majibu ya dc, kudumisha kiwango cha kelele ya pato karibu na dc, imepunguzwa tu na kona ya 1 / f ya hali ya ishara ya elektroniki na, kwa muundo mzuri, inaweza kuwa imepunguzwa hadi 0.01 Hz. Labda moja ya faida kubwa ya sensorer zinazotegemea MEMS ni uwezo wa kuongeza utengenezaji. Wauzaji wa MEMS wamekuwa wakisafirisha viwango vya juu vya rununu, vidonge, na matumizi ya magari tangu 1990. Uwezo huu wa utengenezaji unaokaa katika vifaa vya utengenezaji wa semiconductor kwa sensorer ya MEMS na chip ya mzunguko wa hali ya ishara inapatikana kwa matumizi ya viwandani na anga pia, ikisaidia kupunguza gharama kwa jumla. Kwa kuongezea, na sensorer zaidi ya bilioni moja iliyosafirishwa kwa matumizi ya magari katika kipindi cha miaka 25 iliyopita, kuegemea na ubora wa sensorer za MEMS zimeonekana kuwa za juu sana. Sensorer za MEMS zimewezesha mifumo tata ya usalama wa ajali ambayo inaweza kugundua ajali kutoka kwa mwelekeo wowote na kuamsha vizuri wapinzani wa mikanda na mifuko ya hewa kulinda walindaji. Gyroscopes na kasi ya kasi ya utulivu pia ni sensorer muhimu katika udhibiti wa usalama wa gari. Mifumo ya leo ya magari hutumia sana sensorer za MEMS za inertial kuwezesha usalama, utunzaji bora wa magari kwa gharama ya chini na kuegemea bora. Hivi sasa, kuna maslahi makubwa na uwekezaji katika teknolojia ya MEMS kwa matumizi mengi. Mbali na sifa nyingi za kupendeza za MEMS, sensorer za MEMS za ndani pia husaidia kupunguza shida nyingi za ubora ambazo zinaathiri vifaa vingine na usanifu. Sensorer za ndani za MEMS zimetumika katika kudai matumizi ya watumiaji, usafirishaji wa anga, na matumizi ya magari kwa zaidi ya miaka 25 na imekuwa chini ya mshtuko mkubwa na mazingira ya kudai. Je! Wakati umefika wa MEMS kupenya zaidi programu zinazohitaji utendaji wa juu, kama vile ufuatiliaji wa hali? Inatarajiwa kabisa kuwa utendaji wa MEMS utaendelea kuboreshwa sana, ikitoa chaguzi zaidi kwa wabunifu wa vifaa vya ufuatiliaji wa hali na kuwezesha kizazi kipya cha sensorer nzuri, sensorer zisizo na waya, na gharama ya chini, mifumo iliyounganishwa kwa wima.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe