Այն, ինչ դուք պետք է իմանաք MEMS արագացուցիչների մասին `վիճակի մոնիտորինգի համար

Շուկայում հայտնվում են շատ ինտեգրված և հեշտությամբ տեղակայված վիճակի մոնիտորինգի արտադրանքներ, որոնք միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգի (MEMS) արագացուցիչ են օգտագործում որպես հիմնական սենսոր: Այս տնտեսական արտադրանքները օգնում են նվազեցնել տեղակայման և սեփականության ընդհանուր արժեքը և այդ ընթացքում ընդլայնել սարքավորումների և սարքավորումների աշխարհը, որոնք կարող են օգտվել վիճակի մոնիտորինգի ծրագրից: Պինդ վիճակի MEMS արագացուցիչները համեմատած հին մեխանիկական տվիչների հետ ունեն բազմաթիվ գրավիչ հատկություններ, բայց, ցավոք, դրանց օգտագործումը վիճակի մոնիտորինգի համար սահմանափակվել է այն ծրագրերով, որոնք կարող են հանդուրժել ցածր թողունակության տվիչների օգտագործումը այնպիսի ապրանքների համար, ինչպիսիք են ցածր գնով ստանդարտ խելացի սենսորները: Ընդհանուր առմամբ, աղմուկի աշխատանքը այնքան ցածր չէ, որ կարողանա ծառայել ախտորոշիչ ծրագրերին, որոնք պահանջում են ավելի ցածր աղմուկ ավելի բարձր հաճախականության տիրույթներում և 10 կՀց -ից բարձր թողունակությամբ: Noiseածր աղմուկի MEMS արագացուցիչները այսօր հասանելի են աղմուկի խտության մակարդակով `10 մկգ/√Hz- ից մինչև 100 μg/√Hz, բայց սահմանափակված են մի քանի կՀց թողունակությամբ: Սա չի դադարեցրել արտադրանքի դիզայներների մոնիտորինգի պայմանները `օգտագործելով աղմուկի կատարմամբ MEMS- ը, որը բավական լավ է իրենց նոր արտադրանքի հայեցակարգերում և լավ պատճառով: Որպես տեխնոլոգիա, որը հիմնված է պինդ վիճակում գտնվող էլեկտրոնիկայի և ներկառուցված կիսահաղորդչային սարքավորումների վրա, MEMS- ը մի քանի ազդեցիկ և արժեքավոր առավելություններ է տալիս վիճակի մոնիտորինգի արտադրանքի դիզայներին: Մի կողմ դնելով կատարողականի գործոնը ՝ ահա այն հիմնական պատճառները, թե ինչու MEMS արագաչափաչափերը պետք է հետաքրքրեն որևէ մեկին `վիճակի մոնիթորինգի ոլորտում:       Նկար 1. Իներցիոն MEMS արագաչափի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկեր: Պոլիսիլիկոնային մատները կախված են ճնշված խոռոչում, որպեսզի շարժումը հնարավորություն տա և արագացմանը համաչափ էլեկտրական հզորությունը չափվում է հարակից ազդանշանային կոնդիցիոներական էլեկտրոնիկայի միջոցով: Սկսենք չափից և քաշից: Օդային ծրագրերի համար, օրինակ ՝ առողջության և օգտագործման մոնիտորինգի համակարգերում (HUMS), քաշը չափազանց թանկ է, վառելիքի արժեքը ՝ հազար ֆունտ ստերլինգ: Բազմաթիվ սենսորների դեպքում, որոնք սովորաբար տեղակայված են հարթակում, քաշի խնայողությունը կարող է վայելվել, եթե յուրաքանչյուր սենսորի քաշը հնարավոր լինի նվազեցնել: Այսօր 6 մմ × 6 մմ-ից պակաս ոտնահետք ունեցող եռակողմ MEMS սարքը մակերևույթի վրա ամրացված փաթեթում կարող է կշռել ավելի քիչ, քան մեկ գրամ: Այս փոքր չափսերը և MEMS- ի շատ ապրանքների խիստ ինտեգրված բնույթը նաև հնարավորություն են տալիս դիզայներին նվազեցնել վերջնական փաթեթի չափը ՝ նվազեցնելով քաշը: Տիպիկ MEMS սարքի ինտերֆեյսը մեկ մատակարարում է, որն ավելի հեշտ է կառավարում և ավելի հեշտությամբ իրեն տրամադրում թվային ինտերֆեյսի, որը կարող է օգնել նաև խնայել մալուխների արժեքն ու քաշը: Պինդ վիճակի էլեկտրոնիկան նույնպես կարող է ազդել փոխարկիչի չափի վրա: Փոքր գործոնի եռակողմը, որը տեղադրված է տպագիր տպատախտակի վրա (PCB) և տեղադրվում է մեքենայի վրա տեղադրելու և մալուխների համար հարմար հերմետիկ պատյանում, կարող է օգնել ավելի փոքր ընդհանուր փաթեթի ապահովմանը `հարթակում տեղադրման և տեղադրման ավելի ճկունություն ապահովելու համար: Բացի այդ, այսօրվա MEMS սարքերը կարող են ներառել զգալի քանակությամբ ինտեգրված, մեկ լարման սնուցման ազդանշանային կոնդիցիոներ էլեկտրոնիկա, որն ապահովում է անալոգային կամ թվային ինտերֆեյսներ շատ ցածր էներգիայով, որոնք կօգնեն միացնել մարտկոցով աշխատող անլար արտադրանքները: Օրինակ՝ ADXL355-ը՝ բարձր լուծաչափով, բարձր կայունության եռակողմ արագաչափն ունի ինտեգրված Σ-Δ անալոգային-թվային փոխարկիչ (ADC), 18 բիթ արդյունավետ լուծաչափով և 4 kSPS տվյալների ելքային արագությամբ, և սպառում է ավելի քիչ, քան 65 մԱ մեկ առանցքի: MEMS ազդանշանային կոնդիցիոներների միացման տոպոլոգիան ինչպես անալոգային, այնպես էլ թվային ելքային տատանումներով տարածված է և փոխակերպիչ դիզայների համար բացում է ընտրանքներ ՝ սենսորը հարմարեցնելու ավելի լայն իրավիճակների, ինչը հնարավորություն է տալիս անցում կատարել թվային ինտերֆեյսերին, որոնք սովորաբար հասանելի են արդյունաբերական պայմաններում: Օրինակ, RS-485 հաղորդիչ չիպերը լայնորեն հասանելի են, իսկ բաց շուկայական արձանագրությունները, օրինակ ՝ Modbus RTU- ն, հասանելի են հարակից միկրոկոնտրոլերի մեջ բեռնվելու համար: Հաղորդիչի ամբողջական լուծումը կարող է նախագծվել և տեղադրվել մակերեսի վրա տեղադրվող փոքր հետքերով, որոնք կարող են տեղավորվել համեմատաբար փոքր PCB տարածքներում, որոնք այնուհետև կարող են տեղադրվել փաթեթների մեջ, որոնք կարող են ապահովել շրջակա միջավայրի ամրության սերտիֆիկատներ, որոնք պահանջում են հերմետիկ կամ ներքին անվտանգ բնութագրեր: MEMS- ը ցույց է տվել, որ շատ դիմացկուն է նաև շրջակա միջավայրի փոփոխությունների համար: Այսօրվա սերնդի սարքերի ցնցման բնութագրերը նշվում են մինչև 10,000 գ, բայց իրականում կարող են հանդուրժել շատ ավելի բարձր մակարդակներ՝ առանց զգայունության բնութագրիչների ազդեցության: Sգայունությունը կարող է կրճատվել ավտոմատ փորձարկման սարքավորումների (ATE) վրա և նախագծվել և կառուցվել այնպես, որ կայուն լինի ժամանակի և ջերմաստիճանի դեպքում մինչև 0.01 ° C ՝ բարձր լուծաչափի սենսորի համար: Ընդհանուր շահագործումը, ներառյալ օֆսեթ հերթափոխի բնութագրերը, կարող է երաշխավորվել ջերմաստիճանի լայն տիրույթների համար, ինչպիսիք են −40°C-ից +125°C: Միաձույլ եռակողմ սենսորների համար, որոնց բոլոր ալիքները միևնույն հիմքի վրա են, սովորաբար նշվում է խաչաձև առանցքի զգայունությունը 1%: Ի վերջո, որպես ծանրության վեկտորը չափելու համար նախատեսված սարք, MEMS արագացուցիչը ունի dc արձագանք ՝ պահպանելով ելքային աղմուկի խտությունը մինչև DC- ը, սահմանափակված է միայն էլեկտրոնային ազդանշանի օդորակման 1/f անկյունով և, զգույշ դիզայնով, կարող է լինել նվազագույնի հասցված մինչև 0.01 Հց Թերևս MEMS- ի վրա հիմնված սենսորների ամենամեծ առավելություններից մեկը արտադրությունն ընդլայնելու ունակությունն է: MEMS- ի վաճառողները 1990 -ից մեծ ծավալներ են առաքում բջջային հեռախոսների, պլանշետների և ավտոմոբիլային ծրագրերի համար: Այս կիսահաղորդչային սարքավորումների մեջ գտնվող MEMS սենսորի և ազդանշանային կոնդիցիոներների միացման չիպի համար նախատեսված արտադրական կարողությունը մատչելի է նաև արդյունաբերական և ավիացիոն ծրագրերի համար ՝ օգնելով նվազեցնել ընդհանուր արժեքը: Ավելին, ավելի քան մեկ միլիարդ սենսորներ, որոնք ուղարկվել են ավտոմոբիլային ծրագրերի համար վերջին 25 տարիների ընթացքում, ապացուցված է, որ MEMS իներցիոն տվիչների հուսալիությունն ու որակը շատ բարձր են: MEMS սենսորները միացրել են վթարների անվտանգության բարդ համակարգերը, որոնք կարող են հայտնաբերել վթարները ցանկացած ուղղությամբ և պատշաճ կերպով ակտիվացնել ամրագոտիների լարվածությունը և անվտանգության բարձիկները՝ ուղևորներին պաշտպանելու համար: Գիրոսկոպները և բարձր կայունության արագաչափերը նաև տրանսպորտային միջոցների անվտանգության կառավարման հիմնական սենսորներն են: Այսօրվա ավտոմոբիլային համակարգերը լայնորեն օգտագործում են MEMS իներցիալ սենսորները, որոնք թույլ են տալիս ավելի անվտանգ, ավելի լավ վարել մեքենաները ցածր գնով և գերազանց հուսալիությամբ: Ներկայումս MEMS տեխնոլոգիայի նկատմամբ հսկայական հետաքրքրություն և ներդրում կա բազմաթիվ ծրագրերի համար: Ի լրումն MEMS- ի բազմաթիվ գրավիչ հատկությունների, MEMS իներցիոն տվիչները նաև օգնում են թեթևացնել որակյալ խնդիրները, որոնք պատուհասում են այլ նյութերին և ճարտարապետություններին: MEMS իներցիոն սենսորները օգտագործվել են սպառողական, ավիացիոն և ավտոմոբիլային պահանջարկ ունեցող ծրագրերում ավելի քան 25 տարի և ենթարկվել են բարձր ցնցումների և պահանջկոտ միջավայրերի: Եկե՞լ է ժամանակը, որ MEMS-ը հետագայում ներթափանցի ավելի բարձր կատարողականություն պահանջող հավելվածներ, ինչպիսին է վիճակի մոնիտորինգը: Ակնկալվում է, որ MEMS-ի կատարումը կշարունակի կտրուկ բարելավվել՝ տրամադրելով ավելի շատ տարբերակներ վիճակի մոնիտորինգի սարքավորումների դիզայներներին և հնարավորություն տալով նոր սերնդի խելացի սենսորների, անլար սենսորների և էժան, ուղղահայաց ինտեգրված համակարգերի:

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ