Перейти в корзину

Датчики iMEMS, помимо автомобильной электроники, используются также в разного рода бытовых и промышленных приборах, зачастую позволяя реализовать уникальные решения. Так например, микросхема датчика ускорения ADXL190 имеет настолько малые габариты и вес, что это позволило использовать ее в качестве датчика ускорения при монтаже микросхемы непосредственно на конусе диффузора низкочастотного громкоговорителя. Такая схема позволила реализовать обратную связь по ускорению и добиться качественного снижения уровня нелинейных искажений и механической добротности акустической системы. Данное решение уже воплощено в серийной продукции.

Акселерометры ADXL фирмы Analog Devices служат датчиками не только динамического, но и статического ускорения, поэтому они могут применяться как датчики наклона.

В 2000 году компания Analog Devices приобрела фирму BCO Technologies, являющуюся пионером в разработке и производстве связанных подложек на основе однокристальной технологии SOI (silicon on insulator, кремний на изоляторе); данная технология теперь используется для производства на основе кремния коммутаторов для оптоволоконных сетей и датчиков ускорения нового поколения. Недавно фирма Analog Devices включила в оптическую структуру, созданную по технологии iMEMS, схемы формирования и обработки сигнала, таким образом обеспечив значительное увеличение функциональных возможностей устройства.

Итог десятилетнего производства датчиков iMEMS фирма Analog Devices подвела разработкой новых интегральных гироскопов серии ADXRS.

В 2002 году фирма Analog Devices впервые в мире приступила к производству интегральных гироскопов на базе технологии iMEMS – это единственное на сегодня коммерчески доступное устройство, интегрирующее на одном кремниевом кристалле датчик угловой скорости и электронику, обеспечивающую формирование и предварительную обработку сигнала.

Какое место занимают интегральные датчики угловой скорости iMEMS в многочисленном семействе гироскопов разных типов? Как и любые промышленные приборы, гироскопы можно сравнивать по различным характеристикам: это массо-габаритные показатели, энергопотребление, стоимость, надежность, способность работать в условиях вибрации и перегрузки. Однако в первую очередь разработчик интересуется показателями, характеризующими точность гироскопа.

Прежде всего отметим, что гироскопы делятся на два основных класса: это свободные гироскопы (астатические, хранящие заданное направление) и датчики угловой скорости (ДУС), к которым, собственно, и относятся гироскопы iMEMS. Для астатических гироскопов основным показателем точности является остаточная скорость ухода, тогда как точность датчиков угловой скорости характеризуется погрешностью измерения угловой скорости. Разумеется, чтобы получить сигнал углового положения из сигнала угловой скорости, необходимо интегрировать сигнал скорости, что приводит к быстрому накоплению погрешности.

Датчики угловой скорости типа ADXRS150 и ADXRS300 выпускаются в миниатюрных корпусах размером 7×7×3 мм с выводами в виде матрицы шариков (BGA), вес такого прибора не превышает 0,5 г. Рекордно низкие массогабаритные показатели чувствительных элементов, обеспечиваемые микромеханической технологией iMEMS, сочетаются с интеграцией всех необходимых электронных схем обработки сигнала в одной микросхеме

Важнейший для портативных автономных устройств параметр – это энергопотребление. Гироскопы ADXRS150 и ADXRS300 фирмы Analog Devices потребляют ток величиной 5 мА при номинальном напряжении питания 5 В. Этот параметр у гироскопов iMEMS сильно отличается в меньшую сторону по сравнению с прочими гироскопами.

Низкая стоимость датчиков угловой скорости iMEMS (не превышающая десятков долларов) также ставит их в обособленное положение среди других гироскопов.

Таким образом, сочетание уникальных показателей сразу по многим параметрам позволяет данным приборам служить средством как для улучшения характеристик и возможностей имеющихся разработок, так и для воплощения новых, беспрецедентных конструкторских идей.

Сигнал, получаемый с гироскопа, может быть использован для повышения точности и надежности систем позиционирования и навигации (GPS), для стабилизации подвижных систем автомобилей, самолетов, роботов, антенн и промышленного оборудования, для ввода данных в портативные компьютеры (PDA) и во многих других областях.

Датчик угловой скорости – гироскоп ADXRS представляет собой интегральную микросхему; он выполнен на одном кристалле кремния и включает в себя все необходимые электронные схемы формирования сигнала.

Две микромеханические структуры из поликристаллического кремния снабжены специальными возбуждающими рамками, которые с помощью электрического сигнала приводятся в резонанс. Колебания микромеханических элементов имеют достаточно высокую частоту и амплитуду, чтобы при угловом вращении прибора сила Кориолиса, действующая на эти элементы, достигала заметной величины. По краям каждой колеблющейся рамки, перпендикулярно направлению колебаний, расположены подвижные зубцы, которые чередуются с неподвижными зубцами (фиксированными на кремниевую подложку); таким образом образуется структура, емкость которой меняется в соответствии с величиной силы Кориолиса.

Наличие внутри микросхемы двух перпендикулярно расположенных однотипных датчиков позволяет избежать влияния на выходной сигнал гироскопа вибрации и ускорения. Схемы формирования сигнала, расположенные на этом же кристалле, позволяют сохранить качество сигнала в условиях "шумного" окружения (электромагнитных помех, шумов цифровых схем и т.д.).