Apa yang Anda Perlu Tahu Mengenai MEMS Accelerometer untuk Pemantauan Keadaan

Banyak produk pemantauan keadaan yang sangat bersepadu dan mudah digunakan yang menggunakan akselerometer sistem mikroelektromekanik (MEMS) sebagai sensor teras yang muncul di pasaran. Produk ekonomi ini membantu mengurangkan kos keseluruhan penggunaan dan pemilikan dan, dalam prosesnya, memperluas kemudahan dan peralatan yang dapat memanfaatkan program pemantauan keadaan. Akselerometer MEMS keadaan pepejal mempunyai banyak atribut yang menarik jika dibandingkan dengan sensor mekanikal yang lama, tetapi sayangnya penggunaannya untuk pemantauan keadaan telah dibatasi pada aplikasi yang dapat mentoleransi penggunaan sensor lebar jalur yang lebih rendah untuk produk seperti sensor pintar berasaskan standard dengan kos rendah. Secara amnya, prestasi bunyi tidak cukup rendah untuk melayani aplikasi diagnostik yang memerlukan kebisingan yang lebih rendah berbanding julat frekuensi dan lebar jalur yang melebihi 10 kHz. Percepat MEMS kebisingan rendah tersedia hari ini dengan tahap ketumpatan bunyi di mana saja dari 10 µg / √Hz hingga 100 µg / √Hz, tetapi terhad kepada beberapa kHz lebar jalur. Ini tidak menghentikan pemantau keadaan pereka produk daripada menggunakan MEMS dengan prestasi kebisingan yang cukup baik dalam konsep produk baru mereka dan untuk alasan yang baik. Sebagai teknologi berdasarkan elektronik keadaan pepejal dan kemudahan fabrikasi semikonduktor terbina dalam, MEMS menawarkan beberapa kelebihan yang menarik dan berharga bagi pereka produk pemantauan keadaan. Mengetepikan faktor prestasi, berikut adalah sebab utama mengapa pecutan MEMS semestinya menarik minat sesiapa sahaja dalam bidang pemantauan keadaan.       Rajah 1. Imej mikroskop elektron pengimbasan (SEM) bagi pecutan MEMS inersia. Jari polisilikon digantung dalam rongga tertekan untuk membolehkan pergerakan dan kapasiti elektrik yang sebanding dengan pecutan diukur dengan elektronik penyekat isyarat yang berdekatan. Mari kita mulakan dengan saiz dan berat. Untuk aplikasi bawaan udara, seperti dalam sistem pemantauan kesihatan dan penggunaan (HUMS), berat adalah sangat mahal, dengan kos bahan api beribu-ribu dolar per paun. Dengan pelbagai sensor yang biasanya digunakan pada platform, penjimatan berat dapat dinikmati jika berat setiap sensor dapat dikurangkan. Hari ini, peranti MEMS triaksial berprestasi lebih tinggi dalam pakej pelekap permukaan dengan jejak kurang dari 6 mm × 6 mm boleh mempunyai berat kurang dari satu gram. Saiz kecil dan sifat yang sangat terintegrasi dari banyak produk MEMS juga membolehkan pereka untuk mengecilkan ukuran pakej akhir, mengurangkan berat badan. Antaramuka peranti MEMS khas adalah bekalan tunggal menjadikannya lebih mudah untuk dikendalikan dan lebih mudah meminjamkannya ke antara muka digital yang dapat membantu menjimatkan kos dan berat kabel juga. Elektronik keadaan pepejal juga boleh memberi kesan kepada saiz transduser. Triaksial faktor bentuk yang lebih kecil yang dipasang pada papan litar bercetak (PCB) dan dimasukkan ke dalam perumahan hermetik yang sesuai untuk pemasangan dan pemasangan kabel pada mesin, dapat membantu mengaktifkan pakej keseluruhan yang lebih kecil, menawarkan lebih banyak fleksibilitas pemasangan dan penempatan pada platform. Selain itu, peranti MEMS hari ini boleh merangkumi sejumlah besar elektronik penyaman isyarat bekalan voltan tunggal bersepadu, menyediakan antara muka analog atau digital dengan kuasa yang sangat rendah untuk membantu membolehkan produk wayarles berkuasa bateri. Sebagai contoh, ADXL355, pecutan triaksial resolusi tinggi, kestabilan tinggi mempunyai penukar analog-ke-digital Σ-Δ (ADC) bersepadu, dengan resolusi berkesan 18 bit dan kadar data output 4 kSPS, dan menggunakan kurang daripada 65 µA setiap paksi. Topologi litar pengkondisian isyarat MEMS dengan variasi output analog dan digital adalah perkara biasa dan membuka pilihan bagi pereka transduser untuk menyesuaikan sensor dengan pelbagai situasi yang lebih luas, yang memungkinkan peralihan ke antara muka digital yang biasanya terdapat dalam persekitaran industri. Sebagai contoh, cip transceiver RS-485 tersedia secara meluas dan protokol pasaran terbuka, seperti Modbus RTU, tersedia untuk dimuatkan ke dalam mikropengawal bersebelahan. Penyelesaian pemancar yang lengkap boleh direka bentuk dan dibentangkan dengan cip pelekap permukaan jejak kecil yang boleh dimuatkan dalam kawasan PCB yang agak kecil, yang kemudiannya boleh dimasukkan ke dalam pakej yang boleh menyokong pensijilan kekukuhan alam sekitar yang memerlukan ciri hermetik atau selamat secara intrinsik. MEMS telah menunjukkan sangat teguh kepada perubahan dalam persekitaran juga. Spesifikasi kejutan bagi peranti generasi sekarang dinyatakan pada 10,000 g, tetapi pada hakikatnya dapat bertoleransi pada tahap yang jauh lebih tinggi tanpa kesan pada spesifikasi kepekaan. Sensitiviti dapat dipangkas pada peralatan ujian automatik (ATE) dan dirancang dan dibina agar stabil dari masa ke masa dan suhu hingga 0.01 ° C untuk sensor beresolusi tinggi. Keseluruhan operasi, termasuk spesifikasi shift offset, dapat dijamin untuk julat suhu yang luas, seperti −40 ° C hingga + 125 ° C. Untuk sensor triaksial monolitik dengan semua saluran pada substrat yang sama, kepekaan silang silang 1% biasanya dinyatakan. Akhirnya, sebagai alat yang dirancang untuk mengukur vektor graviti, Meter pemecut mempunyai tindak balas dc, mengekalkan ketumpatan bunyi output hingga hampir dc, hanya dibatasi oleh sudut 1 / f penyekat isyarat elektronik dan, dengan reka bentuk yang teliti, dapat diminimumkan hingga 0.01 Hz. Mungkin salah satu kelebihan terbesar sensor berasaskan MEMS adalah keupayaan untuk meningkatkan pembuatan. Vendor MEMS telah mengirimkan jumlah besar untuk telefon bimbit, tablet, dan aplikasi automotif sejak tahun 1990. Keupayaan pembuatan ini terletak di kemudahan fabrikasi semikonduktor untuk kedua-dua sensor MEMS dan cip litar penyaman isyarat tersedia untuk aplikasi industri dan penerbangan juga, membantu menurunkan kos keseluruhan. Lebih-lebih lagi, dengan lebih dari satu bilion sensor dihantar untuk aplikasi automotif selama 25 tahun terakhir, kebolehpercayaan dan kualiti sensor inersia MEMS terbukti sangat tinggi. Sensor MEMS telah mengaktifkan sistem keselamatan kemalangan yang kompleks yang dapat mengesan kemalangan dari arah mana pun dan mengaktifkan ketegangan tali pinggang keledar dan beg udara untuk melindungi penghuni. Giroskop dan pecutan kestabilan tinggi juga merupakan penderia utama dalam kawalan keselamatan kenderaan. Sistem automotif masa kini menggunakan sensor inersia MEMS secara meluas untuk membolehkan kereta yang lebih selamat dan lebih baik dengan kos rendah dan kebolehpercayaan yang sangat baik. Pada masa ini, terdapat minat dan pelaburan yang luar biasa dalam teknologi MEMS untuk banyak aplikasi. Sebagai tambahan kepada banyak kualiti menarik dari MEMS, sensor inersia MEMS juga membantu mengurangkan banyak masalah kualiti yang melanda bahan dan seni bina lain. Sensor inersia MEMS telah digunakan dalam aplikasi pengguna, penerbangan, dan otomotif yang menuntut selama lebih dari 25 tahun dan telah mengalami kejutan tinggi dan lingkungan yang menuntut. Sudah tiba masanya MEMS menembusi aplikasi yang menuntut prestasi lebih tinggi, seperti pemantauan keadaan? Diharapkan sepenuhnya bahawa prestasi MEMS akan terus meningkat secara mendadak, memberikan lebih banyak pilihan untuk pereka peralatan pemantauan keadaan dan memungkinkan generasi baru sensor pintar, sensor tanpa wayar, dan sistem bersepadu menegak dengan kos rendah.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej