MEMS

Technologia układów MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) zrewolucjonizowała współczesną elektronikę, łącząc mikroskopijne struktury mechaniczne z układami elektronicznymi na jednym chipie krzemowym. Te miniaturowe systemy, o wymiarach mierzonych w mikrometrach, umożliwiają precyzyjne pomiary parametrów fizycznych w urządzeniach, które codziennie nosimy w kieszeni. Czujniki MEMS znajdują zastosowanie w smartfonach, dronach, systemach nawigacji samochodowej oraz zaawansowanej automatyce przemysłowej.

W ofercie producentów takich jak STMicroelectronics, Bosch czy Analog Devices znajduje się szeroka gama czujników ruchu – od prostych akcelerometrów jednoosiowych po zaawansowane moduły IMU (Inertial Measurement Unit) integrujące akcelerometr, żyroskop i magnetometr w jednej obudowie. 

Charakterystyczną cechą czujników MEMS jest wykorzystanie mikroskopijnych struktur grzebieniowych, które zmieniają swoją pojemność pod wpływem ruchu. Współpracujący układ elektroniczny przetwarza te zmiany na sygnał cyfrowy, umożliwiając dokładny pomiar przyspieszenia, prędkości kątowej czy orientacji względem pola magnetycznego Ziemi.

Akcelerometry i żyroskopy – fundament systemów nawigacji inercyjnej

Akcelerometry MEMS mierzą przyspieszenie liniowe w trzech osiach, pozwalając wykrywać zarówno ruch, jak i pochylenie urządzenia. Dzięki niskiej energochłonności świetnie sprawdzają się w rozwiązaniach mobilnych oraz systemach zasilanych bateryjnie.

Żyroskopy z kolei rozszerzają możliwości akcelerometrów, mierząc prędkość obrotową wokół poszczególnych osi. W połączeniu z akcelerometrami tworzą podstawę systemów nawigacji inercyjnej, umożliwiając precyzyjne śledzenie ruchu liniowego i obrotowego, wykorzystywane m.in. w stabilizacji obrazu oraz w aplikacjach robotycznych.

Na rynku dostępne są również zintegrowane moduły wieloosiowe, łączące akcelerometr, żyroskop oraz magnetometr w jednej obudowie. Takie układy znacząco upraszczają projektowanie kompaktowych urządzeń elektronicznych i systemów IoT, oferując kompleksowy pomiar ruchu i orientacji przestrzennej.

W ofercie Maritex znajdują się układy MEMS, takie jak: LIS2DW12TR i ADXL345BCCZ-RL7. 

FAQ

Co to jest technologia MEMS?

Technologia MEMS polega na wytwarzaniu mikroskopijnych struktur mechanicznych bezpośrednio na płytce krzemowej, wykorzystując procesy znane z produkcji układów scalonych. W czujnikach MEMS ruchome elementy mechaniczne, takie jak masy zawieszone na sprężynach czy membrany, reagują na bodźce fizyczne – przyspieszenie, ciśnienie czy drgania akustyczne. Te mechaniczne zmiany są przekształcane na sygnały elektryczne przez zintegrowane układy elektroniczne, najczęściej poprzez pomiar zmian pojemności między mikroskopijnymi elektrodami.

Jaka jest różnica między akcelerometrem a żyroskopem MEMS?

Akcelerometr MEMS mierzy przyspieszenie liniowe oraz położenie względem wektora grawitacji, informując o tym, czy urządzenie porusza się w przód, w bok czy w górę. Żyroskop natomiast wykrywa prędkość obrotową wokół osi, określając tempo i kierunek obrotu. W praktyce akcelerometr wykryje pochylenie smartfona, ale nie zauważy jego obrotu wokół własnej osi podczas ruchu poziomego. Żyroskop z kolei zmierzy dokładnie ten obrót, lecz nie określi kierunku przemieszczenia liniowego. Dlatego w zaawansowanych aplikacjach stosuje się oba typy czujników jednocześnie.