Il termine MEMS sta per sistemi microelettromeccanici. Si tratta di un insieme di dispositivi e la caratterizzazione di questi dispositivi può essere eseguita in base alle loro dimensioni ridotte e alla modalità di progettazione. La progettazione di questi sensori può essere eseguita con il micrometro da 1 a 100 componenti . Questi dispositivi possono differire da piccole strutture a sistemi elettromeccanici molto difficili con numerosi elementi mobili sotto il controllo della microelettronica incorporata. Di solito, questi sensori includono microattuatori meccanici, micro-strutture, microelettronica e micro-sensori in un unico pacchetto. Questo articolo discute cos'è un sensore MEMS, il principio di funzionamento, i vantaggi e le sue applicazioni
Cos'è un sensore MEMS?
I MEMS sono sensori inerziali a basso costo e ad alta precisione e vengono utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni industriali. Questo sensore utilizza una tecnologia basata su chip, ovvero un sistema microelettromeccanico. Questi sensori sono usati per rilevare e misurare lo stimolo esterno come la pressione, dopo di che risponde alla pressione che viene misurata la pressione con l'aiuto di alcune azioni meccaniche. I migliori esempi di questo includono principalmente la rotazione di un motore per compensare la variazione di pressione.
Il Fabbricazione di circuiti integrati MEMS può essere fatto con il silicio, per cui leggeri strati di materiale vengono posizionati altrimenti fissati su un substrato di Si. Successivamente viene riparato selettivamente per lasciare strutture 3D microscopiche come diaframmi, travi, leve, molle e ingranaggi.
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La fabbricazione di MEMS richiede molte tecniche che vengono utilizzate per costruire altri circuiti semiconduttori come processo di ossidazione, processo di diffusione, processo di impianto ionico, processo di deposizione di vapori chimici a bassa pressione, sputtering, ecc. Inoltre, questi sensori utilizzano un processo particolare come la microlavorazione.
Principio di funzionamento del sensore MEMS
Ogni volta che l'inclinazione viene applicata al sensore MEMS, una massa bilanciata fa la differenza all'interno del potenziale elettrico. Questo può essere misurato come un cambiamento all'interno della capacità. Quindi quel segnale può essere modificato per creare un segnale di uscita stabile in digitale, 4-20mA o VDC.
Questi sensori sono ottime soluzioni per alcune applicazioni che non richiedono la massima precisione come l'automazione industriale, il controllo della posizione, la misurazione del rollio e del passo e il livellamento della piattaforma.
Tipi di MEMS
I tipi comuni di sensori MEMS disponibili sul mercato sono
- Accelerometri MEMS
- Giroscopi MEMS
- Sensori di pressione MEMS
- Sensori di campo magnetico MEMS
Vantaggi MEMS
I vantaggi del sensore MEMS includono quanto segue.
- La produzione di MEMS è la produzione di circuiti integrati semiconduttori come l'invenzione di massa a basso costo, la coerenza è essenziale anche per i dispositivi MEMS.
- La dimensione dei sottocomponenti del sensore sarà compresa tra 1 e 100 micrometri, così come la dimensione del dispositivo MEMS determinerà da 20 micro-metri a una gamma di millimetri.
- Il consumo di energia è molto basso.
- Semplice da incorporare nei sistemi o da modificare
- La costante termica è piccola
- Questi possono essere altamente contrari a urti, radiazioni e vibrazioni.
- Migliore tolleranza allo sviluppo termico
- Parallelismo
Applicazioni di MEMS
I sensori MEMS sono utilizzati in diversi domini che includono settore automobilistico , consumatori, industriali, militari, biotecnologici, esplorazione spaziale e scopi commerciali che includono stampanti a getto d'inchiostro, accelerometri all'interno di automobili moderne, elettronica di consumo, personal computer, ecc.
I migliori esempi di dispositivi MEMS includono principalmente ottiche adattive, cross-connect ottici, airbag accelerometri , array di specchi per TV e display, microspecchi orientabili, dispositivi MEMS RF, dispositivi medici non riutilizzabili, ecc.
Quindi, si tratta di Sensore MEMS . Il principale svantaggio di questi sensori è, anche se il costo di realizzazione di ogni parte è estremamente basso. Ma c'è un enorme investimento associato durante la progettazione, la produzione e il successo del prodotto basato su MEMS. Di conseguenza, è improbabile che i progettisti espandano i componenti per applicazioni a basso volume. Ecco una domanda per te, quali sono le categorie di dispositivi MEMS?
