MEMS技术传感器技术是物联网发展的必然趋势

手机上有多少个独立的部件?

手机陀螺仪和瞬时速度可以检测手机的健身运动;温度传感器、光传感器、温度传感器和液位传感器可以准确测量手机上的自然环境;RFID、WiFi、手机蓝牙的传感器也可以用来响声。

以上关键部件是微机电系统(MEMS)。MEMS技术推动传感器缩小,传感器越来越小,使得物联网技术的触须越来越宽。

什么是MEMS技术?

微机电系统(MEMS)技术应用半导体设备加工技术,生产制造规格范围小于1微米至毫米的微型机械设备和机电工程部件。MEMS机械设备可以从没有健身运动部件的相对简单结构到拥有多个健身运动部件的复杂机电工程系统软件。

微机电系统在许多行业:认知传感器外、通信控制模块、电动执行器和数据处理方法机械设备等。他们都是小型设备,零件的尺寸从微米(百万分之一米)到毫米不等。

MEMS机械设备种类繁多,从没有任何主题活动部件的简易设备到具有多个主题活动部件的复杂机电工程系统软件。该系统软件有磁性、电气设备、热、有机化学、电子光学和机械结构等多种类型。

MEMS元件的生产制造必须选择许多与其他半导体材料电源电路相同的技术:空气氧化、扩散、离子注入、低压有机化学液相堆积(LPCVD)、磁控溅射等。另外,MEMS应用于微机加工制造等专业加工工艺。

与初始完成相同功能的方法 相比,制造执行系统机械设备更小,成本更低,功能损耗更低。它们也非常敏感和准确。制造执行系统元件也具有优异的精度,这也得益于半导体材料生产过程原有的严格尺寸公差。

缺点一面是,虽然零件的产品成本极低,但与设计方案、评估和制造MEMS产品相关的项目投资非常大。因此,制造商不太可能为小批量应用程序开发零件。

MEMS元件类型及MEMS应用。

典型的MEMS传感器采用机械系统,可以回应机械设备或电气设备的刺激(工作压力、健身运动、瞬时速度、电磁场等)。),并采用可控方法进行健身运动。典型的技术是应用移动来改变可变电容器极片之间的间距。

移动陀螺仪必须有几个MEMS结构来精确测量角部健身运动。

输出可以选择多种形式:模拟工作电压;输出电压;标准串行接口,如SPI或I2C;或者在汽车安全气囊应用中流行的专用协议(如DSI或PSI5);无线网络连接选项包括低功耗手机蓝牙(BLE)。

MEMS元件可以用作订购软件传感器。

利用科里奥利的瞬时速度,MEMS手机陀螺仪可以精确地测量角转动,这种瞬时速度在高质量房屋的朝向和避开旋转中心的移动时会在MEMS架构上产生力。移动电话陀螺仪有人下单轴、两轴和三轴版本号,适用于不同的应用:例如,两轴手机陀螺仪用于手机游戏和光学图像的平滑,而三轴陀螺仪可以满足车辆远程控制信息资源管理和导航栏的要求。

加速度传感器还利用结构中的质量准确测量静态数据的瞬时速度(即力)和动态瞬时速度(如振动、健身、歪斜、冲击等)。)。加速度传感器的机械设备包括倾角仪、振动传感器、脑出血传感器、歪斜传感器和运动传感器。加速度传感器还具有不同的轴组成:在车辆碰撞传感器中发现双轴机械设备,在自动化技术、振动监控和防伪应用中产生3D模块。

液位传感器根据其在制造执行系统结构中的偏差准确测量工作压力。有些版本号可以准确测量相对于大气压力的工作压力,也可以准确测量相对于真空泵密封室的绝压。制造执行系统液位传感器还可以等效替代其他数量,如液体总流量、高宽比和水位线。

磁力计应用霍尔效应等各种物理变化,准确测量电磁场引起的机械设备效用。

惯性力精确测量模块(IMU)精确测量线形,根据组成的三轴加速度传感器和手机陀螺仪形成单独的模块角加速度;IMU还可以包括磁力计和液位传感器,以提供相关机械设备的三维定位和健身信息内容:x、y和z轴上的瞬时速度;俯仰、翻转、偏航、长宽比等。应用包括自动驾驶无人驾驶车辆、自动化技术和工厂自动化、航空公司电子产品、智能机器和平板、虚拟现实技术游戏。

MEMS麦克风在正确测量声波频率碰撞的基础上,由可移动脉冲减震器和固定不动侧板构成的可变电容器部件的电容器发生了变化。他们广泛应用于室内空间受到限制的消费性运用,如智能机械和平板电脑。

在MEMS生物传感器中,生物分子相互影响,导致健身运动在MEMS结构中能够精确测量。例如,在肺结核(TB)检测中,涂有TB抗原的MEMS悬壁在放置受感染的血液夜样板时会发生偏移。

MEMS气体传感器通过准确测量涂层传感器表面诱发的电阻变化来检测蒸汽的存在。传感器可以检测到低浓度的整体目标蒸汽,典型的响应速度不到一秒。温度传感器被提升以检测蒸汽。

RFMEMS电源开关将静电感应驱动的固体支撑梁与独立的控制器集成,以取代RF电源开关应用中不可靠的沉重机电工程汽车继电器。可以应用各种电源开关:比如ADI企业的ADGM1304选择SP4T,可以解决从DC到14GHz的数据信号。

制造执行系统光致动器,如德州仪器(TI)的数据微镜机械设备(DMD),利用制造执行系统技术,产生了许多单独操作的镜面玻璃。每个后视镜都可以在电子设备的操作下倾斜,以便在打开和关闭的情况下中间转换。打开时,清晰度将来自投影仪灯泡的光反射到镜片中,使其看起来明亮。当关闭时,光源会偏离其他区域,从而使清晰度看起来更暗。

MEMS振荡器包括谐振器,在模拟控制器集成电路的静电感应鼓励下振动。MEMS振荡器可以产生1Hz到100多MHz的频率,具有优异的可靠性、低功耗和调节剂干扰信号的工作能力。

MEMS在物联网技术中。

物联网技术对小型低成本传感器监管制造的各个领域都有很大的要求。这种传感器必须将信息内容传输到加工厂的互联网上的其他连接点,并且必须在加工厂极端的电气设备和机械设备的自然环境中可靠运行。MEMS机械设备是为了达到目的而定制的:它们体积小,经久耐用,可以在同一个包装中包含附加的电源电路块,以完成有线无线网络连接。

制造执行系统机械设备可以合理满足许多物联网应用的要求:

1、功耗低。

物联网技术传感器和网关ip通常需要无线网络和充电电池供电系统。由于产品成本低,拆卸和更换所有企业通常比重新安装新的充电电池更具成本效益。因此,所有功能损失的减少都将延长机械设备的使用寿命。一些制造执行系统与大型制造执行系统遇到相同的输出功率规定。其他人使用磁场力或流体力学中的不同力来降低输出功率消耗,而不放弃多功能性(例如,考虑根据小管道输送水的界面张力)。

2、中小型。

顾客通常期望IoT机械设备在办公室和家庭氛围中体积小,而且不引人注目。根据定义,MEMS并非引人注目。但是,除了用户需求外,在一些物联网应用程序中,很可能需要将机器设备添加到当前的设备(如车辆)中,其硬件配置的室内空间相对有限。小规格是智能可穿戴设备和生物医学工程应用等其他条件下必须达到的重要条件。由于它的小特性,MEMS已经达到并超出了这一条件。

3、成本效益。

在部署物联网技术解决方案时,业务规模通常是一个关键问题。例如,当传感器放置在田间检测温度和环境湿度时,许多机器和设备必须种植在每平方英尺。或者考虑到一种财产跟踪解决方案,很有可能需要跟踪大量(可变性)的财产。在其他运输应用中,机械设备很可能只是一次性使用。MEMS是根据称为光刻技术的加工工艺制成的,这使得大规模生产越来越容易,具有成本效益。

随着大量的机械设备和应用软件被添加到物联网技术中,MEMS将成为一种更加可行的解决方案。

例如,MEMS传感器在工业互联网上的许多应用:

工业机械手根据MEMS的3-D手机陀螺仪和加速度传感器,不断准确测量角速度和方位的变化,取代昂贵的旋转传感器和伺服电机。他们还可以检查骨关节和电动执行机构的过度振动,这可能是过早无效的迹象。

制造执行系统加速度传感器可以检测其他工业生产设备中的有害振动或磁感应有害冲击;制造执行系统液位传感器准确测量出水量和标准气压;制造执行系统气体传感器检测有害气体排放;制造执行系统温度传感器是许多工业生产全过程的重要组成部分。

在物联网技术的互联网基础设施建设中,MEMS振荡器在监督智能机器人和其他模块运行的可编程逻辑控制板(PLC)中很受欢迎。光学仪器适用于工业触摸屏(HMI)显示器。

加工厂本身以各种方式应用MEMS。工作压力、温度和温度传感器有利于操作HVAC系统软件。防伪传感器安装在卡片表上;如果发生地震,MEMS振动传感器可以帮助切断气路。

校正后,经过温度补偿的MEMS传感器可以准确测量LPG和数控驱动的汽车的空气压力,将货物运输到卸货平台。产品出厂后,财产跟踪系统软件应用MEMS监控产品的碰撞和振动。

未来MEMS传感器的主要用途值得关注。

无人驾驶车辆必须有几十个传感器与周围环境互动。这种传感器必须尽可能小,以防止占用其他机械设备(乘客和充电电池)所需的室内空间。因此,汽车制造业是MEMS传感器生产和应用最有希望增加的行业之一。

基于MEMS技术的加速度传感器具有很高的灵敏度,并且在极端应用中具有故障安全性,例如在车辆终端用户内部的气襄激话和车辆可靠性等方面。

另一个应用MEMS技术的行业是麦克风。MEMS麦克风可以降低手机上使用的免提通话机械设备的规格,专门为听觉系统有障碍的人制造更精致、更谨慎的辅助机械设备。

生物技术和医疗技术可能是最壮观和有趣的应用场景。比如消化道检查可以根据数码相机和试管婴儿进行,中小型正确引导智能机器人进行。



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